आर्टिफिशियल स्पर्श की अनुभूति प्रदान करने वाला पोर्टेबल आर्मबैंड

फ्लोरिडा अटलांटिक विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने हैप्टिक/स्पर्श संवेदना प्रतिक्रिया, इलेक्ट्रोमायोग्राफ (EMG) नियंत्रण और एक पोर्टेबल सॉफ्ट रोबोटिक आर्मबैंड के साथ एक नए और नवाचारी अध्ययन को अंजाम दिया है जो प्रोस्थेटिक हाथों के उपयोगकर्ताओं की मदद कर सकता है। नए निष्कर्ष भविष्य के कृत्रिम हाथों को उपयोगकर्ताओं द्वारा नियंत्रित करने के तरीके को बदल सकते हैं।

विश्वविद्यालय के इंजीनियरिंग और कंप्यूटर साइंस कॉलेज के शोधकर्ताओं ने फ्लोरिडा अटलांटिक विश्वविद्यालय के चार्ल्स ई श्मिट साइंस कॉलेज के साथ मिलकर यह जांचा कि क्या लोग एक कृत्रिम हाथ के साथ दो अलग-अलग वस्तुओं पर लगाए गए पकड़ बल को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकते हैं।

टीम ने यह भी अन्वेषण किया कि दृश्य प्रतिक्रिया जटिल बहुकार्य मॉडल में कैसे सहायता कर सकती है और हैप्टिक प्रतिक्रिया को व्यवस्थित रूप से अवरुद्ध करके। उन्होंने एक समानांतर वस्तु परिवहन प्रयोग का अध्ययन किया और एक बहु-चैनल पोर्टेबल सॉफ्ट रोबोटिक आर्मबैंड को डिज़ाइन करने का प्रयास किया जो कृत्रिम हाथ के उपयोगकर्ताओं को स्पर्श की कृत्रिम अनुभूति प्रदान कर सकता है।

शोध के परिणाम वैज्ञानिक रिपोर्ट पत्रिका में प्रकाशित हुए हैं।

हैप्टिक फीडबैक के कई चैनलों का उपयोग करता है

शोध ने प्रदर्शित किया कि हैप्टिक फीडबैक के कई चैनलों ने उपयोगकर्ताओं को एक दexterous कृत्रिम हाथ के साथ दो वस्तुओं को एक साथ पकड़ने और परिवहन करने में सक्षम बनाया। वे इन कार्यों को बिना वस्तुओं को तोड़े या गिराए कर सकते थे, जो तब भी सच था जब उपयोगकर्ताओं की दृष्टि बाधित थी।

नई दृष्टिकोण ने दोनों वस्तुओं को परिवहन और वितरित करने में लगने वाले समय में भी सुधार किया, और उपयोगकर्ताओं ने हैप्टिक फीडबैक को दृश्य प्रतिक्रिया की तुलना में काफी अधिक महत्वपूर्ण रेटिंग दी।

एरिक एंगबर्ग, पीएचडी, संबंधित लेखक, प्रोफेसर और एफएयू के सेंटर फॉर कॉम्प्लेक्स सिस्टम्स एंड ब्रेन साइंसेज, आई-सेंस, और एफएयू स्टाइल्स-निकोलसन ब्रेन इंस्टीट्यूट के सदस्य हैं।

“हमारा अध्ययन पहला है जो इस जटिल समानांतर नियंत्रण कार्य की संभावना को प्रदर्शित करता है जबकि हैप्टिक फीडबैक के कई चैनलों को गैर-इनवेसिव रूप से एकीकृत करता है,” एंगबर्ग ने कहा। “हमारे अध्ययन में भाग लेने वाले किसी भी प्रतिभागी के पास महत्वपूर्ण पूर्व अनुभव नहीं था ईएमजी-नियंत्रित कृत्रिम हाथ, फिर भी वे दो छोटे प्रशिक्षण सत्रों के बाद इस बहुकार्य कार्यक्षमता को सीखने में सक्षम थे।”

कस्टम फैब्रिकेटेड रोबोटिक आर्मबैंड का डिज़ाइन

शोध टीम ने हैप्टिक फीडबैक प्रदान करने के लिए ईएमजी नियंत्रण और कस्टम फैब्रिकेटेड सॉफ्ट रोबोटिक आर्मबैंड के डिज़ाइन पर काम किया। उन्होंने एफएयू के मनोविज्ञान विभाग और सेंटर फॉर कॉम्प्लेक्स सिस्टम्स एंड ब्रेन साइंसेज में शोध प्रोफेसर एमैनुएल टोगनोली के साथ सहयोग किया।

टीम ने आर्मबैंड में सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स लगाए, जो संपर्क बलों की एक आनुपातिक भावना प्रदान करने में मदद करते हैं। उन्होंने यह भी वाइब्रोटैक्टाइल स्टिम्युलेटर शामिल किए ताकि यह संकेत मिल सके कि क्या पकड़ी गई वस्तुएं टूट गई हैं।

आर्मबैंड पर तीन स्थान हैप्टिक फीडबैक के लिए डिज़ाइन किए गए थे: अंगूठा, तर्जनी और छोटी उंगली। ये तीन क्षेत्र दोनों वस्तुओं पर लगाए गए बल को संप्रेषित करने के लिए पर्याप्त हैं। आर्मबैंड में तीन हवा के कक्ष हैं जो तीन बायोटैक्स के अनुपात में हैं, जो हाथ की उंगलियों पर लगे हुए हैं। इसके अलावा, आर्मबैंड में तीन वाइब्रोटैक्टाइल एक्ट्यूएटर हैं जो उपयोगकर्ता को संकेत देते हैं कि क्या वस्तुएं टूट गई हैं।

मोएद ए अब्द पहले लेखक हैं और एफएयू के महासागर और यांत्रिक इंजीनियरिंग विभाग में पीएचडी छात्र हैं।

“हमारे अध्ययन में बहुकार्य नियंत्रण के उदाहरणों में शामिल थे जिसमें तर्जनी और मध्यमा उंगलियों के बीच एक कार्ड को पकड़ने का आनुपातिक नियंत्रण, साथ ही साथ अंगूठा और छोटी उंगली का उपयोग एक पानी की बोतल के ढक्कन को खोलने के लिए किया गया था। एक अन्य समानांतर नियंत्रण प्रदर्शन एक गेंद के साथ था जो तीन उंगलियों से पकड़ी गई थी, जबकि छोटी उंगली एक लाइट स्विच को टॉगल करने के लिए एक ही समय में उपयोग की जा रही थी,” अब्द ने कहा।

नई नवाचारी अध्ययन का उपयोग ऊपरी अंग-गैर-मौजूद व्यक्तियों को विभिन्न करियर पथों और अन्य मनोरंजक गतिविधियों को आगे बढ़ाने में सक्षम बनाने के लिए किया जा सकता है।

स्टेला बाटालामा, पीएचडी, एफएयू कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग और कंप्यूटर साइंस के डीन हैं।

“सूक्ष्म दexterous नियंत्रण को सक्षम करना एक जटिल समस्या है जिसका समाधान करना और यह एक सक्रिय अनुसंधान क्षेत्र बना हुआ है क्योंकि यह मानव पकड़ नियंत्रण इरादों की व्याख्या की आवश्यकता होती है, साथ ही साथ स्पर्श की अनुभूतियों का पूरक हैप्टिक फीडबैक भी,” बाटालामा ने कहा। “इस नवाचारी अध्ययन के साथ, हमारे शोधकर्ता स्पर्श की अनुभूतियों के नुकसान को संबोधित कर रहे हैं, जो वर्तमान में एक प्रमुख बाधा है जो ऊपरी अंग-गैर-मौजूद लोगों को बहुकार्य या अपने प्रोस्थेटिक हाथों की पूरी दexterousता का उपयोग करने से रोकती है।”