착용식 아름밴드, 인공적 접촉 감각 전달

플로리다 애틀랜틱 대학교(Florida Atlantic University)의 연구진은 새로운 혁신적인 연구에서 햅틱/터치 감각 피드백, 근전도(EMG) 제어, 그리고 인공 손 사용자에게 인공적 접촉 감각을 전달할 수 있는 소프트 로봇틱 아름밴드를 개발했습니다. 새로운 연구 결과는 미래의 인공 손 제어 방법을 바꿀 수 있을 것입니다.

대학교의 공과대학 및 컴퓨터 과학 대학의 연구진은 FAU의 찰스 E. 슈미트 과학 대학과 함께 협력하여 인공 손으로 두 개의 물체를 동시에 잡을 때 사용자가 정밀하게 그립力を 제어할 수 있는지 조사했습니다.

연구 팀은 시각적 피드백이 복잡한 멀티태스킹 모델을 어떻게 도울 수 있는지에 대해 연구했습니다. 또한 연구진은 동시에 물체를 운송하는 실험을 통해 시간을 절약할 수 있는지에 대해 조사했습니다. 그리고 로봇틱 손 사용자에게 인공적 접촉 감각을 전달할 수 있는 멀티채널 소프트 로봇틱 아름밴드를 설계했습니다.

연구 결과는 Scientific Reports 저널에 발표되었습니다.

다중 채널의 햅틱 피드백 사용

연구 결과는 다중 채널의 햅틱 피드백이 사용자에게 두 개의 물체를 동시에 잡고 운송하는 것을 가능하게 함을 보여주었습니다. 사용자는 물체를 떨어트리지 않고 이러한 작업을 수행할 수 있었으며, 시력이 방해받은 경우에도 마찬가지였습니다.

새로운 접근 방법은 두 개의 물체를 운输하고 전달하는 데 필요한 시간을 개선했습니다. 사용자들은 햅틱 피드백을 시각적 피드백보다 훨씬 더 중요하게 평가했습니다.

에릭 엥게버그(Erik Engeberg) 박사는 해당 연구의 저자이며, FAU의 공과대학 및 컴퓨터 과학 대학의 교수입니다.

“우리의 연구는 비침습적으로 다중 채널의 햅틱 피드백을 통합하여 이러한 복잡한 동시 제어 작업의 가능성을 처음으로 입증했습니다.”라고 엥게버그는 말했다. “연구에 참여한 사람들은 이전에 EMG 제어 인공手を 사용한 경험이 거의 없었지만, 두 번의 짧은 훈련 세션 후에 이러한 멀티태스킹 기능을 사용할 수 있었습니다.”

커스텀 패브릭 소프트 로봇틱 아름밴드 설계

연구 팀은 EMG 제어와 커스텀 패브릭 소프트 로봇틱 아름밴드의 설계를 통해 햅틱 피드백을 제공했습니다. 연구진은 에마누엘 톨골리(Emmanuelle Tognoli) 박사와 협력했습니다.

팀은 아름밴드에 소프트 액추에이터를 장착하여 접촉력의 비례적인 감각을 전달했습니다. 또한 깨진 물체를 나타내는 진동 감각 자극기를 포함했습니다.

아름밴드에는 세 곳의 위치가 햅틱 피드백을 위해 설계되었습니다. 즉, 엄지, 집게, 및 새끼손가락입니다. 이러한 세 영역은 두 개의 물체에 가해지는 힘을 전달하는 데 충분합니다. 아름밴드에는 또한 세 개의 공기 챔버가 있으며, 각 챔버는 손가락 끝에 장착된 BioTacs와 비례합니다. 또한 아름밴드에는 세 개의 진동 액추에이터가 있습니다. 이는 사용자에게 물체가 깨졌는지 여부를 나타냅니다.

모아드 아브드(Moaed A. Abd)는 첫 번째 저자이며, FAU의 해양 및 기계 공학부에서 박사 과정 중입니다.

“우리의 연구에서 보여준 멀티펑션 제어의 예로는, 집게와 중지로 카드를 집는 동시에 엄지와 새끼손가락으로 물병의 뚜껑을 열 수 있습니다. 또 다른 예로는, 세 개의 손가락으로 공을 잡는 동시에 새끼손가락으로 라이트 스위치를 켤 수 있습니다.”라고 아브드는 말했다.

새로운 혁신적인 연구는 상지 결손 개인이 직업을 추구하거나 여가 활동을 즐길 수 있도록 도울 수 있습니다.

스텔라 바탈라마(Stella Batalama) 박사는 FAU 공과대학 및 컴퓨터 과학 대학의 학장입니다.

“정교한 다exterous 제어를 가능하게 하는 것은 매우 복잡한 문제입니다. 이는 인간의 그립 제어 의도를 해석하는 것뿐만 아니라, 또한 보완적인 햅틱 피드백의 감각을 필요로 합니다.”라고 바탈라마는 말했다. “이 혁신적인 연구에서, 우리의 연구진은 현재 상지 결손 개인이 멀티태스킹이나 인공 손의 전체 다exterity를 사용하는 것을 방해하는 주요 장애물인 감각의 손실을 해결하고 있습니다.”