Gelang Wearable Menghantarkan Sensasi Sentuhan Buatan

Peneliti di Universitas Florida Atlantic telah melakukan studi baru dan inovatif dengan umpan balik sentuhan/haptic, kontrol elektromiogram (EMG), dan gelang robotic lembut yang dapat membantu pengguna tangan prostetik secara dramatis. Temuan baru ini dapat mengubah cara pengendalian tangan buatan di masa depan oleh pengguna.

Peneliti di Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer universitas bekerja sama dengan Fakultas Sains Charles E. Schmidt untuk menyelidiki apakah orang dapat mengendalikan gaya genggam yang diterapkan pada dua objek yang berbeda yang dipegang secara bersamaan dengan tangan buatan.

Tim juga mengeksplorasi bagaimana umpan balik visual dapat membantu model multitasking yang kompleks dengan memblokir umpan balik visual dan haptic secara sistematis. Mereka juga mempelajari bagaimana eksperimen transportasi objek simultan dapat menghemat waktu dan berusaha merancang gelang robotic lembut multikanal yang dapat menghantarkan sensasi sentuhan buatan kepada pengguna tangan robotic.

Hasil penelitian dipublikasikan di jurnal Scientific Reports.

Menggunakan Beberapa Saluran Umpan Balik Haptic

Penelitian menunjukkan bahwa beberapa saluran umpan balik haptic memungkinkan pengguna untuk menggenggam dan mengangkut dua objek secara bersamaan dengan tangan buatan yang gesit. Mereka dapat melakukan tugas-tugas ini tanpa memecahkan atau menjatuhkan objek, yang tetap benar bahkan ketika pengguna memiliki penglihatan yang terhalang.

Pendekatan baru ini juga meningkatkan waktu yang dibutuhkan untuk mengangkut dan mengirimkan kedua objek, dan pengguna secara kualitatif menilai umpan balik haptic sebagai lebih penting daripada umpan balik visual.

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

“Studi kami adalah yang pertama untuk menunjukkan kelayakan tugas kontrol simultan yang kompleks ini sambil mengintegrasikan beberapa saluran umpan balik haptic non-invasif,” kata Engeberg. “Tidak satu pun dari peserta studi kami memiliki penggunaan signifikan sebelumnya dari tangan buatan yang dikendalikan EMG, namun mereka dapat belajar untuk menguasai fungsionalitas multitasking ini setelah dua sesi pelatihan singkat.”

Merancang Gelang Robotic Kustom

Tim penelitian memberikan umpan balik haptic dengan bekerja pada kontrol EMG dan desain gelang robotic lembut kustom. Mereka berkolaborasi dengan Emmanuelle Tognoli, Ph.D., yang merupakan co-penulis dan profesor penelitian di Departemen Psikologi dan Pusat Sistem Kompleks dan Ilmu Otak FAU.

Tim memasang aktuator lembut pada gelang, yang membantu menghantarkan sensasi kontak proporsional. Mereka juga memasang stimulator vibrotaktil untuk menunjukkan jika objek yang dipegang telah pecah.

Tiga lokasi pada gelang dirancang untuk umpan balik haptic: ibu jari, jari telunjuk, dan jari kelingking. Ketiga area ini cukup untuk menghantarkan gaya yang diterapkan pada kedua objek yang dipegang oleh tangan. Gelang juga memiliki tiga kamar udara yang masing-masing sesuai dengan salah satu dari tiga BioTacs, yang dipasang pada ujung jari tangan. Selain itu, gelang memiliki tiga aktuator vibrotaktil yang menunjukkan kepada pengguna jika objek telah pecah.

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

“Contoh kontrol multifungsi yang ditunjukkan dalam studi kami termasuk kontrol proporsional kartu yang dijepit antara jari telunjuk dan jari tengah pada saat yang sama ketika ibu jari dan jari kelingking digunakan untuk melepas tutup botol air. Contoh kontrol simultan lainnya adalah dengan bola yang dipegang dengan tiga jari sementara jari kelingking digunakan untuk mengaktifkan saklar lampu,” kata Abd.

Studi inovatif baru ini dapat digunakan untuk memungkinkan individu yang kehilangan lengan atas untuk mengejar jalur karir dan kegiatan rekreasi lainnya.

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

“Mengaktifkan kontrol dexterous yang halus adalah masalah yang sangat kompleks untuk dipecahkan dan terus menjadi area penelitian yang aktif karena memerlukan tidak hanya interpretasi niat kontrol genggam manusia, tetapi juga umpan balik haptic yang komplementer dari sensasi taktil,” kata Batalama. “Dengan studi inovatif ini, peneliti kami menangani kehilangan sensasi taktil, yang saat ini merupakan hambatan utama dalam mencegah individu yang kehilangan lengan atas dari multitasking atau menggunakan dexteritas tangan prostetik mereka secara penuh.”