人工的なタッチ感覚を伝えるウェアラブルアームバンド

フロリダアトランティック大学の研究者は、ハプティック/タッチ感覚フィードバック、筋電図（EMG）コントロール、そして人工的なタッチ感覚を伝えることができるソフトロボティックアームバンドを使用した新しい研究を実施しました。この研究の成果は、将来の人工的な手の操作方法を変える可能性があります。

大学の工学およびコンピューターサイエンス学部の研究者は、FAUのチャールズ・E・シュミット・サイエンス学部と共同で、人工的な手で同時に2つの異なる物体を握る際の握力の制御について調査しました。

研究チームは、視覚的なフィードバックが複雑なマルチタスクモデルを支援する方法を調査しました。また、同時に物体を運搬する実験を設計し、人工的なタッチ感覚を伝えることができるマルチチャンネルのソフトロボティックアームバンドを開発しました。

研究の結果は、Scientific Reportsに掲載されました。

複数のハプティックフィードバックチャンネルを使用

研究では、複数のハプティックフィードバックチャンネルを使用することで、ユーザーがデクスタラスな人工的な手で同時に2つの物体を握り、運搬することができることが示されました。また、視覚が遮断された場合でも、物体を破損したり落としたりすることなく、これらのタスクを実行することができました。

新しいアプローチは、物体を運搬および配送するための時間を短縮し、ユーザーはハプティックフィードバックを視覚的なフィードバックよりも重要であると評価しました。

エリック・エンゲバーグ博士は、FAUのセンター・フォー・コンプレックス・システムズ・アンド・ブレイン・サイエンシズ、I-SENSE、FAUスタイルズ＝ニコルソン・ブレイン・インスティテュートのメンバーです。

「私たちの研究は、複数のハプティックフィードバックチャンネルを統合することで、複雑な同時制御タスクを実現することができる初めての研究です。研究参加者は、2つの短いトレーニングセッションの後、EMGコントロールされた人工的な手を使用する方法を学習することができました。」とエンゲバーグは述べました。

カスタムファブリケートされたロボティックアームバンドの設計

研究チームは、EMGコントロールとカスタムファブリケートされたソフトロボティックアームバンドの設計を通じて、ハプティックフィードバックを提供しました。チームは、エマニュエル・トグノリ博士と共同で作業しました。トグノリ博士は、FAU心理学部およびセンター・フォー・コンプレックス・システムズ・アンド・ブレイン・サイエンシズの研究教授です。

チームは、アームバンドにソフトアクチュエーターを取り付け、接触力の比例的な感覚を伝えることができました。また、破損した物体を示すためのバイブロタクタイル・スタイムレーターも取り付けました。

アームバンドの3つの場所は、ハプティックフィードバックのために設計されました。親指、人差し指、そして小指です。これらの3つの領域は、手で握った2つの物体に適用される力を伝えるのに十分です。アームバンドには、3つの空気室があり、それぞれが手の指先に取り付けられた3つのバイオタクスに比例して対応しています。また、アームバンドには、物体が破損したことを示す3つのバイブロタクタイル・アクチュエーターもあります。

モアード・A・アブドは、FAUの海洋および機械工学部の博士課程の学生です。

「私たちの研究では、マルチファンクション・コントロールの例として、カードを人差し指と中指の間に挟むと同時に、親指と小指で水筒の蓋を開けることができました。別の同時制御の例としては、3本の指でボールを握り、小指で同時にライト・スイッチを切り替えることができました。」とアブドは述べました。

新しい研究は、上肢が欠損している個人が職業やその他の娯楽活動を追求するのを可能にすることができます。

ステラ・バタラマ博士は、FAU工学およびコンピューターサイエンス学部の学部長です。

「繊細なデクスタラス・コントロールを可能にすることは、高度に複雑な問題です。人工的な手の操作を解釈するだけでなく、