Brassard portable transmettant des sensations artificielles de toucher

Les chercheurs de l’Université de Floride Atlantic ont mené une nouvelle et innovante étude sur la rétroaction haptique/tactile, le contrôle électromyogramme (EMG) et un brassard robotique portable en caoutchouc qui peut considérablement aider les utilisateurs de mains prothétiques. Les nouvelles découvertes pourraient changer la façon dont les mains artificielles seront contrôlées par les utilisateurs à l’avenir. 

Les chercheurs de la faculté d’ingénierie et de sciences de l’université ont travaillé aux côtés de la faculté des sciences Charles E. Schmidt de la FAU pour étudier si les personnes pouvaient contrôler avec précision les forces de préhension appliquées à deux objets différents saisies simultanément avec une main artificielle. 

L’équipe a également exploré comment la rétroaction visuelle pourrait aider le modèle de multitâche complexe en bloquant systématiquement la rétroaction visuelle et haptique. Ils ont également étudié comment une expérience de transport d’objets simultanée pourrait économiser du temps et se sont efforcés de concevoir un brassard robotique portable en caoutchouc multicanal qui pourrait transmettre des sensations artificielles de toucher aux utilisateurs de mains robotiques. 

Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Scientific Reports. 

Utilise plusieurs canaux de rétroaction haptique

La recherche a démontré que plusieurs canaux de rétroaction haptique permettaient aux utilisateurs de saisir et de transporter deux objets simultanément avec la main artificielle dextre. Ils pouvaient effectuer ces tâches sans casser ou laisser tomber les objets, ce qui est vrai même lorsque les utilisateurs avaient leur vision obstruée. 

La nouvelle approche a également amélioré le temps nécessaire pour transporter et livrer les deux objets, et les utilisateurs ont qualitativement évalué la rétroaction haptique comme considérablement plus importante que la rétroaction visuelle. 

Erik Engeberg, Ph.D., est l’auteur principal, professeur et membre du Centre pour les systèmes complexes et les sciences du cerveau de la FAU, I-SENSE, et de l’Institut du cerveau Stiles-Nicholson de la FAU. 

“Notre étude est la première à démontrer la faisabilité de cette tâche de contrôle simultanée complexe tout en intégrant plusieurs canaux de rétroaction haptique de manière non invasive”, a déclaré Engeberg. “Aucun de nos participants à l’étude n’avait une utilisation significative antérieure de mains artificielles contrôlées par EMG, et pourtant ils ont pu apprendre à exploiter cette fonctionnalité de multitâche après deux courtes séances d’entraînement.”

Conception d’un brassard robotique sur mesure

L’équipe de recherche a fourni une rétroaction haptique en travaillant sur le contrôle EMG et la conception du brassard robotique en caoutchouc sur mesure. Ils ont collaboré avec Emmanuelle Tognoli, Ph.D., qui est co-auteur et professeur de recherche au département de psychologie et au Centre pour les systèmes complexes et les sciences du cerveau de la FAU. 

L’équipe a équipé le brassard de actionneurs en caoutchouc, qui ont aidé à transmettre un sens proportionnel de forces de contact. Ils ont également inclus des stimulateurs vibrotactiles pour indiquer si les objets saisis avaient été cassés. 

Trois emplacements sur le brassard ont été conçus pour la rétroaction haptique : le pouce, l’index et le petit doigt. Ces trois zones sont suffisantes pour transmettre la force appliquée aux deux objets saisis par la main. Le brassard a également trois chambres à air qui correspondent proportionnellement à l’une des trois BioTacs, qui sont installées sur les extrémités des doigts de la main. En outre, le brassard a trois actionneurs vibrotactiles qui indiquent à l’utilisateur si les objets ont été cassés. 

Moaed A. Abd est l’auteur principal et un étudiant en doctorat au département d’ingénierie océanique et mécanique de la FAU. 

“Des exemples de contrôle multifonction démontrés dans notre étude comprennent le contrôle proportionnel d’une carte pincée entre l’index et le majeur en même temps que le pouce et le petit doigt étaient utilisés pour dévisser le couvercle d’une bouteille d’eau. Une autre démonstration de contrôle simultané était avec une balle qui était saisie avec trois doigts tandis que le petit doigt était simultanément utilisé pour basculer un interrupteur de lumière”, a déclaré Abd. 

La nouvelle étude innovante pourrait être utilisée pour permettre aux personnes amputées du membre supérieur de poursuivre des parcours professionnels et d’autres activités récréatives. 

Stella Batalama, Ph.D., est doyenne de la faculté d’ingénierie et de sciences de l’université de la FAU.

“Permettre un contrôle dextre raffiné est un problème très complexe à résoudre et continue d’être un domaine de recherche actif car cela nécessite non seulement l’interprétation des intentions de contrôle de la saisie humaine, mais aussi une rétroaction haptique complémentaire de sensations tactiles”, a déclaré Batalama. “Avec cette étude innovante, nos chercheurs s’attaquent à la perte de sensations tactiles, qui est actuellement un obstacle majeur pour empêcher les personnes amputées du membre supérieur de multitâcher ou d’utiliser toute la dextérité de leurs mains prothétiques.”