Pulsera wearable que transmite sensaciones artificiales de tacto

Los investigadores de la Universidad de Florida Atlantic han llevado a cabo un nuevo y innovador estudio sobre la retroalimentación de sensaciones de tacto, el control de electromiograma (EMG) y una pulsera robótica blanda wearable que puede ayudar drásticamente a los usuarios de manos protésicas. Los nuevos hallazgos podrían cambiar la forma en que se controlan las manos artificiales en el futuro.

Los investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la universidad trabajaron junto con la Facultad de Ciencias Charles E. Schmidt de la FAU para investigar si las personas podían controlar con precisión las fuerzas de agarre aplicadas a dos objetos diferentes agarrados simultáneamente con una mano artificial.

El equipo también exploró cómo la retroalimentación visual podría ayudar en el modelo de multitarea complejo al bloquear sistemáticamente la retroalimentación visual y táctil. También estudiaron cómo un experimento de transporte de objetos simultáneo podría ahorrar tiempo y se propusieron diseñar una pulsera robótica blanda wearable de varios canales que pudiera transmitir sensaciones artificiales de tacto a los usuarios de manos robóticas.

Los resultados de la investigación se publicaron en la revista Scientific Reports.

Utiliza varios canales de retroalimentación táctil

La investigación demostró que varios canales de retroalimentación táctil permitieron a los usuarios agarrar y transportar dos objetos simultáneamente con la mano artificial ágil. Podían realizar estas tareas sin romper o soltar los objetos, lo que se mantuvo incluso cuando los usuarios tenían la visión obstaculizada.

El nuevo enfoque también mejoró el tiempo necesario para transportar y entregar ambos objetos, y los usuarios calificaron cualitativamente la retroalimentación táctil como considerablemente más importante que la retroalimentación visual.

Erik Engeberg, Ph.D., es autor correspondiente, profesor y miembro del Centro de Sistemas Complejos y Ciencias del Cerebro de la FAU, I-SENSE y el Instituto de Cerebro Stiles-Nicholson de la FAU.

“Nuestro estudio es el primero en demostrar la factibilidad de esta tarea de control simultáneo compleja al integrar varios canales de retroalimentación táctil de manera no invasiva”, dijo Engeberg. “Ninguno de los participantes en nuestro estudio había utilizado previamente de manera significativa manos artificiales controladas por EMG, y sin embargo, pudieron aprender a aprovechar esta funcionalidad de multitarea después de dos sesiones de entrenamiento cortas”.

Diseñando una pulsera robótica blanda personalizada

El equipo de investigación proporcionó retroalimentación táctil trabajando en el control de EMG y el diseño de la pulsera robótica blanda personalizada. Colaboraron con Emmanuelle Tognoli, Ph.D., quien es coautora y profesora de investigación en el Departamento de Psicología y el Centro de Sistemas Complejos y Ciencias del Cerebro de la FAU.

El equipo equipó la pulsera con actuadores blandos, que ayudaron a transmitir un sentido proporcional de fuerzas de contacto. También incluyeron estimuladores vibrotáctiles para indicar si los objetos agarrados habían sido rotos.

Tres ubicaciones en la pulsera se diseñaron para la retroalimentación táctil: el pulgar, el índice y el dedo meñique. Estas tres áreas son suficientes para transmitir la fuerza aplicada a ambos objetos agarrados por la mano. La pulsera también tiene tres cámaras de aire que corresponden proporcionalmente a uno de los tres BioTacs, que están instalados en las yemas de los dedos de la mano. Además, la pulsera tiene tres actuadores vibrotáctiles que indican al usuario si los objetos habían sido rotos.

Moaed A. Abd es el primer autor y estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Oceánica y Mecánica de la FAU.

“Ejemplos de control multifuncional demostrados en nuestro estudio incluyeron el control proporcional de una tarjeta pellizcada entre el índice y el dedo medio al mismo tiempo que el pulgar y el dedo meñique se utilizaban para desenroscar la tapa de una botella de agua. Otra demostración de control simultáneo fue con una pelota que se agarraba con tres dedos mientras el dedo meñique se utilizaba simultáneamente para activar un interruptor de luz”, dijo Abd.

El nuevo estudio innovador podría utilizarse para permitir que las personas con ausencia de extremidades superiores sigan carreras y otros pasatiempos recreativos.

Stella Batalama, Ph.D., es decana de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la FAU.

“Habilitar el control dexterioso refinado es un problema muy complejo de resolver y sigue siendo un área activa de investigación porque requiere no solo la interpretación de las intenciones de control de agarre humanas, sino también la retroalimentación táctil complementaria de sensaciones táctiles”, dijo Batalama. “Con este estudio innovador, nuestros investigadores están abordando la pérdida de sensaciones táctiles, que es actualmente un obstáculo importante para evitar que las personas con ausencia de extremidades superiores realicen tareas múltiples o utilicen la destreza completa de sus manos protésicas”.