Ban Lengan yang Dapat Dipakai Menyampaikan Sensasi Sentuhan Buatan

Para peneliti di Florida Atlantic University telah melakukan studi baru dan inovatif dengan umpan balik sensasi haptic/sentuhan, kontrol elektromiogram (EMG), dan ban lengan robot lunak yang dapat dipakai yang secara dramatis dapat membantu pengguna tangan prostetik. Temuan baru ini dapat mengubah cara tangan buatan di masa depan dikendalikan oleh pengguna. 

Para peneliti di College of Engineering and Computer Science universitas bekerja sama dengan Charles E. Schmidt College of Science dari FAU untuk menyelidiki apakah orang dapat secara tepat mengontrol gaya cengkeraman yang diterapkan pada dua objek berbeda yang digenggam secara bersamaan dengan tangan buatan. 

Tim juga mengeksplorasi bagaimana umpan balik visual dapat membantu model multitasking yang kompleks dengan memblokir umpan balik visual dan haptik secara sistematis. Mereka juga mempelajari bagaimana eksperimen transportasi objek secara simultan dapat menghemat waktu dan mulai merancang ban lengan robot lembut yang dapat dipakai multisaluran yang dapat memberikan sensasi sentuhan buatan kepada pengguna tangan robot. 

Hasil penelitian tersebut dipublikasikan di jurnal tersebut Laporan Ilmiah. 

Menggunakan Beberapa Saluran Umpan Balik Haptic

Penelitian menunjukkan bahwa beberapa saluran umpan balik haptic memungkinkan pengguna untuk memegang dan memindahkan dua objek secara bersamaan dengan tangan buatan yang cekatan. Mereka dapat melakukan tugas-tugas ini tanpa merusak atau menjatuhkan objek, yang tetap berlaku bahkan ketika penglihatan pengguna terhalang. 

Pendekatan baru ini juga meningkatkan waktu yang diperlukan untuk mengangkut dan mengirim kedua objek, dan umpan balik haptic secara kualitatif dinilai pengguna jauh lebih penting daripada umpan balik visual. 

Erik Engeberg, Ph.D., adalah penulis korespondensi, profesor, dan anggota Pusat Sistem Kompleks dan Ilmu Otak FAU, I-SENSE, dan Institut Otak FAU Stiles-Nicholson. 

“Studi kami adalah yang pertama menunjukkan kelayakan tugas kontrol simultan yang kompleks ini sambil mengintegrasikan beberapa saluran umpan balik haptic secara non-invasif,” kata Engeberg. “Tidak ada peserta penelitian kami yang sebelumnya menggunakan tangan artifisial yang dikendalikan EMG secara signifikan, namun mereka dapat belajar untuk memanfaatkan fungsi multitasking ini setelah dua sesi pelatihan singkat.”

Merancang Ban Lengan Robot Pabrikasi Kustom

Tim peneliti memberikan umpan balik haptic dengan mengerjakan kontrol EMG dan desain ban lengan robot lunak yang dibuat khusus. Mereka berkolaborasi dengan Emmanuelle Tognoli, Ph.D., yang merupakan rekan penulis dan profesor riset di Departemen Psikologi dan Pusat Sistem Kompleks dan Ilmu Otak FAU. 

Tim memasang ban lengan dengan aktuator lunak, yang membantu menyampaikan rasa kekuatan kontak yang proporsional. Mereka juga memasukkan stimulator vibrotactile untuk menunjukkan apakah benda yang digenggam telah rusak. 

Tiga lokasi di ban lengan dirancang untuk umpan balik haptic: ibu jari, telunjuk, dan jari kelingking. Ketiga area ini cukup untuk menyampaikan gaya yang diterapkan pada kedua benda yang digenggam tangan. Ban lengan juga memiliki tiga ruang udara yang masing-masing secara proporsional sesuai dengan salah satu dari tiga BioTac, yang dipasang di ujung jari tangan. Selain itu semua, ban lengan memiliki tiga aktuator vibrotactile yang menunjukkan kepada pengguna jika benda tersebut telah rusak. 

Moaed A. Abd adalah penulis pertama dan Ph.D. mahasiswa Jurusan Teknik Kelautan dan Mesin FAU. 

“Contoh kontrol multifungsi yang ditunjukkan dalam penelitian kami termasuk kontrol proporsional kartu yang dijepit di antara jari telunjuk dan jari tengah pada saat yang sama ibu jari dan jari kelingking digunakan untuk membuka tutup botol air. Demonstrasi kontrol simultan lainnya adalah dengan bola yang digenggam dengan tiga jari sementara jari kelingking digunakan secara bersamaan untuk menyalakan sakelar lampu, ”kata Abd. 

Studi inovatif baru dapat digunakan untuk memungkinkan individu yang tidak memiliki anggota tubuh bagian atas untuk mengejar jalur karir dan kegiatan rekreasi lainnya. 

Stella Batalama, Ph.D., adalah dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer FAU.

“Mengaktifkan kontrol ketangkasan yang disempurnakan adalah masalah yang sangat kompleks untuk dipecahkan dan terus menjadi bidang penelitian aktif karena tidak hanya memerlukan interpretasi niat kontrol genggaman manusia, tetapi juga umpan balik haptic komplementer dari sensasi sentuhan,” kata Batalama. “Dengan studi inovatif ini, peneliti kami mengatasi hilangnya sensasi sentuhan, yang saat ini menjadi penghalang utama dalam mencegah orang yang tidak memiliki anggota tubuh bagian atas melakukan banyak tugas atau menggunakan ketangkasan penuh tangan prostetik mereka.”