בריאות
סרט זרוע לביש מעביר תחושות מלאכותיות של מגע
חוקרים מאוניברסיטת פלורידה אטלנטיק ביצעו מחקר חדש וחדשני עם משוב הפטי/מגע, בקרת אלקטרומיוגרמה (EMG) וסרט זרוע רובוטי רך לביש שיכול לעזור באופן דרמטי למשתמשי ידיים תותבות. הממצאים החדשים עשויים לשנות את האופן שבו ידיים מלאכותיות עתידיות נשלטות על ידי משתמשים.
החוקרים מהמכללה להנדסה ומדעי המחשב של האוניברסיטה עבדו לצד מכללת צ'ארלס א. שמידט למדע ב-FAU כדי לחקור האם אנשים יכולים לשלוט במדויק על כוחות האחיזה המופעלים על שני עצמים שונים הנתפסים בו זמנית ביד מלאכותית.
הצוות גם חקר כיצד משוב חזותי יכול לסייע למודל ריבוי המשימות המורכב על ידי חסימה שיטתית של משוב חזותי והפטי. הם גם חקרו כיצד ניסוי בו-זמני של העברת אובייקטים יכול לחסוך זמן ויצאו לתכנן סרט זרוע רובוטי רך לביש רב-ערוצי שיכול להעביר תחושות מלאכותיות של מגע למשתמשי היד הרובוטית.
תוצאות המחקר פורסמו בכתב העת דוחות מדעיים.
משתמש במספר ערוצים של משוב הפטי
המחקר הראה שערוצים מרובים של משוב הפטי אפשרו למשתמשים לתפוס ולהעביר שני חפצים בו-זמנית עם היד המלאכותית המיומנת. הם יכלו לבצע את המשימות הללו מבלי לשבור או להפיל את החפצים, מה שהתקיים גם כאשר למשתמשים חסמו את הראייה.
הגישה החדשה גם שיפרה את הזמן הנדרש לשינוע ולספק את שני האובייקטים, והמשתמשים דירגו באופן איכותי משוב הפטי כחשוב במידה ניכרת ממשוב חזותי.
Erik Engeberg, Ph.D., הוא מחבר מקביל, פרופסור וחבר במרכז למערכות מורכבות ומדעי המוח של FAU, I-SENSE, ובמכון המוח של FAU Stiles-Nicholson.
"המחקר שלנו הוא הראשון שהדגים את ההיתכנות של משימת בקרה בו-זמנית מורכבת זו תוך שילוב של מספר ערוצים של משוב הפטי באופן לא פולשני", אמר אנגברג. "לאף אחד ממשתתפי המחקר שלנו לא היה שימוש משמעותי קודם בידיים מלאכותיות הנשלטות על ידי EMG, אך הם הצליחו ללמוד לרתום את הפונקציונליות של ריבוי משימות לאחר שני מפגשי אימון קצרים."
עיצוב סרט זרוע רובוטי בהתאמה אישית
צוות המחקר סיפק משוב הפטי על ידי עבודה על בקרת EMG ועיצוב של סרט הזרוע הרובוטי הרך המיוצר בהתאמה אישית. הם שיתפו פעולה עם עמנואל טוגנולי, Ph.D., שהיא מחברת שותפה ופרופסור מחקר במחלקה לפסיכולוגיה של FAU ובמרכז למערכות מורכבות ומדעי המוח.
הצוות התאים לסרט הזרוע מפעילים רכים, שעזרו להעביר תחושה פרופורציונלית של כוחות מגע. הם כללו גם ממריצים ויברוקטיליים כדי לציין אם החפצים שנתפסו נשברו.
שלושה מיקומים על סרט הזרוע תוכננו למשוב הפטי: האגודל, המורה והזרת. שלושת האזורים הללו מספיקים כדי להעביר את הכוח המופעל על שני החפצים שנתפסו ביד. סרט הזרוע כולל גם שלושה תאי אוויר שכל אחד מהם תואם באופן פרופורציונלי לאחד משלושת ה-BioTacs, המותאמים על קצות האצבעות של היד. מלבד כל זה, לרצועת הזרוע יש שלושה מפעילים ויברואקטיליים המציינים למשתמש אם החפצים נשברו.
Moaed A. Abd הוא סופר ראשון ודוקטור. סטודנט במחלקה להנדסת אוקיינוס ומכונות של FAU.
"דוגמאות לשליטה רב-תכליתית שהודגמה במחקר שלנו כללו שליטה פרופורציונלית על צביטה של כרטיס בין האצבע המורה והאצבע האמצעית בו-זמנית שהאגודל והזרת שימשו לפתיחת מכסה בקבוק מים. הדגמת שליטה נוספת בו-זמנית הייתה עם כדור שנתפס בשלוש אצבעות בזמן שהזרת שימשה בו-זמנית להחלפת מתג אור", אמר עבד.
ניתן להשתמש במחקר החדשני החדש כדי לאפשר לאנשים נעדרים בגפיים עליונות להמשיך במסלולי קריירה ועיסוקי פנאי אחרים.
סטלה בטאלמה, Ph.D., היא דיקן במכללת FAU להנדסה ומדעי המחשב.
"אפשרות שליטה זריזה מעודנת היא בעיה מורכבת ביותר לפתרון וממשיכה להיות תחום מחקר פעיל מכיוון שהיא מחייבת לא רק את הפרשנות של כוונות שליטה אנושיות, אלא גם משוב הפטי משלים של תחושות מישוש", אמר בטאלמה. "בעזרת מחקר חדשני זה, החוקרים שלנו מתייחסים לאובדן תחושות המישוש, המהווה כיום חסם דרכים מרכזי במניעת מאנשים נעדרים בגפיים עליונות לבצע ריבוי משימות או להשתמש במלוא המיומנות של הידיים התותבות שלהם."
