Tervishoid
Kantav käepael edastab kunstlikke puudutustunde
Florida Atlandi Ülikooli teadlased on läbi viinud uue ja uuendusliku uuringu haptilise/puutetundlikkuse tagasiside, elektromüogrammi (EMG) juhtimise ja kantava pehme robotkäepaelaga, mis võib käeproteeside kasutajaid oluliselt aidata. Uued leiud võivad muuta seda, kuidas kasutajad tulevasi tehiskäsi kontrollivad.
Ülikooli tehnika- ja arvutiteaduste kolledži teadlased töötasid koos FAU Charles E. Schmidti teaduskolledžiga, et uurida, kas inimesed suudavad täpselt kontrollida haardejõude, mida rakendatakse kahele erinevale objektile, mida kunstkäega samaaegselt haaratakse.
Meeskond uuris ka seda, kuidas visuaalne tagasiside võib aidata keerukat multitegumtöö mudelit, blokeerides süstemaatiliselt visuaalset ja haptilist tagasisidet. Samuti uurisid nad, kuidas samaaegne objekti transportimise eksperiment võib säästa aega, ja asusid kavandama mitme kanaliga kantavat pehmet robotkäepaela, mis suudaks robotkäega kasutajatele kunstlikke puudutusaistinguid edastada.
Uuringu tulemused avaldati ajakirjas Teaduslikud aruanded.
Kasutab mitut haptilise tagasiside kanalit
Uuring näitas, et mitmed haptilise tagasiside kanalid võimaldasid kasutajatel osava tehiskäega korraga haarata ja transportida kahte objekti. Nad said neid ülesandeid täita ilma objekte purustamata või maha kukkumata, mis kehtis isegi siis, kui kasutajate nägemine oli takistatud.
Uus lähenemine parandas ka mõlema objekti transportimiseks ja kohaletoimetamiseks kuluvat aega ning kasutajad hindasid kvalitatiivselt haptilist tagasisidet visuaalsest tagasisidest oluliselt olulisemaks.
Erik Engeberg, Ph.D., on korrespondentautor, professor ja FAU komplekssüsteemide ja ajuteaduste keskuse I-SENSE ja FAU Stiles-Nicholsoni ajuinstituudi liige.
"Meie uuring on esimene, mis demonstreerib selle keeruka samaaegse juhtimisülesande teostatavust, integreerides samal ajal mitteinvasiivselt mitut haptilise tagasiside kanalit, " ütles Engeberg. "Ükski meie uuringus osaleja ei kasutanud oluliselt varem EMG-ga juhitavaid kunstlikke käsi, kuid nad suutsid pärast kahte lühikest treeningut õppida seda multitegumtöö funktsiooni kasutama."
Eritellimusel valmistatud robotkäepaela kujundamine
Uurimisrühm andis haptilist tagasisidet, töötades EMG juhtimise ja kohandatud pehme robotkäepaela disaini kallal. Nad tegid koostööd Ph.D. Emmanuelle Tognoliga, kes on FAU psühholoogiaosakonna ning komplekssüsteemide ja ajuteaduste keskuse kaasautor ja uurimisprofessor.
Meeskond varustas käepaela pehmete täiturmehhanismidega, mis aitasid edasi anda proportsionaalset kontaktjõudude tunnet. Nende hulka kuulusid ka vibrotaktiilsed stimulaatorid, mis näitavad, kas haaratud objektid on purunenud.
Kolm kohta käepaelal olid mõeldud haptilise tagasiside jaoks: pöial, nimetissõrm ja väike sõrm. Need kolm ala on piisavad mõlemale käega haaratavale objektile rakendatava jõu edasiandmiseks. Käepaelal on ka kolm õhukambrit, millest igaüks vastab proportsionaalselt ühele kolmest BioTacist, mis on paigaldatud käe sõrmeotstele. Lisaks kõigele sellele on käepaelal kolm vibrotaktiilset ajamit, mis annavad kasutajale märku, kui esemed on purunenud.
Moaed A. Abd on esimene autor ja Ph.D. FAU ookeani- ja masinaehituse osakonna üliõpilane.
"Meie uuringus demonstreeritud multifunktsionaalse juhtimise näited hõlmasid kaardi proportsionaalset juhtimist, mis suruti nimetissõrme ja keskmise sõrme vahele samal ajal, kui pöidla ja väikese sõrmega keerati veepudeli kaas lahti. Teine samaaegne juhtimisdemonstratsioon oli palliga, millest haarati kolme sõrmega kinni, samal ajal kui väikest sõrme kasutati samaaegselt valguslüliti ümberlülitamiseks, ”rääkis Abd.
Uut uuenduslikku uuringut saaks kasutada selleks, et võimaldada ülajäsemetest puuduvatel inimestel karjääri teha ja muid meelelahutuslikke tegevusi teha.
Stella Batalama, Ph.D., on FAU tehnika- ja arvutiteaduste kolledži dekaan.
"Rafineeritud osavjuhtimise võimaldamine on väga keeruline probleem, mida tuleb lahendada, ja see on jätkuvalt aktiivne uurimisvaldkond, kuna see ei nõua mitte ainult inimeste haardekontrolli kavatsuste tõlgendamist, vaid ka kompimisaistingude täiendavat haptilise tagasiside andmist," ütles Batalama. "Selle uuendusliku uuringuga tegelevad meie teadlased puutetundlikkuse kadumise probleemiga, mis on praegu peamiseks takistuseks, mis takistab ülajäsemeteta inimestel multitegumtööd tegemast või oma käteproteeside täielikku osavust kasutamast."
