Pulseira de Armband Convey Artificial Sensações de Toque

Pesquisadores da Universidade da Flórida Atlantic realizaram um novo e inovador estudo com feedback de sensação de toque hápico, controle de eletromiograma (EMG) e uma pulseira de armband robótica macia que pode ajudar dramaticamente os usuários de mãos protéticas. Os novos achados podem mudar a forma como as mãos artificiais futuras serão controladas pelos usuários.

Os pesquisadores da faculdade de Engenharia e Ciência da Computação da universidade trabalharam ao lado da Faculdade de Ciências Charles E. Schmidt da FAU para investigar se as pessoas poderiam controlar com precisão as forças de agarre aplicadas a dois objetos diferentes segurados simultaneamente com uma mão artificial.

A equipe também explorou como o feedback visual poderia ajudar no modelo de multitarefa complexo, bloqueando sistematicamente o feedback visual e hápico. Eles também estudaram como um experimento de transporte de objeto simultâneo poderia economizar tempo e se propuseram a projetar uma pulseira de armband robótica macia multicanal que pudesse transmitir sensações artificiais de toque para os usuários de mãos robóticas.

Os resultados da pesquisa foram publicados no jornal Scientific Reports.

Usa Múltiplos Canais de Feedback Hápico

A pesquisa demonstrou que múltiplos canais de feedback hápico permitiram que os usuários segurassem e transportassem dois objetos simultaneamente com a mão artificial ágil. Eles puderam realizar essas tarefas sem quebrar ou derrubar os objetos, o que se manteve verdadeiro mesmo quando os usuários tinham a visão obstruída.

A nova abordagem também melhorou o tempo necessário para transportar e entregar ambos os objetos, e os usuários qualitativamente avaliaram o feedback hápico como consideravelmente mais importante do que o feedback visual.

Erik Engeberg, Ph.D., é autor correspondente, professor e membro do Centro de Sistemas Complexos e Ciências do Cérebro da FAU, I-SENSE e do Instituto de Cérebro Stiles-Nicholson da FAU.

“Nosso estudo é o primeiro a demonstrar a viabilidade dessa tarefa de controle simultâneo complexa, integrando múltiplos canais de feedback hápico de forma não invasiva”, disse Engeberg. “Nenhum de nossos participantes do estudo teve uso significativo anterior de mãos artificiais controladas por EMG, mas eles foram capazes de aprender a aproveitar essa funcionalidade de multitarefa após duas curtas sessões de treinamento.”

Projetando uma Pulseira de Armband Robótica Personalizada

A equipe de pesquisa forneceu feedback hápico trabalhando no controle de EMG e no projeto da pulseira de armband robótica macia personalizada. Eles colaboraram com Emmanuelle Tognoli, Ph.D., que é co-autor e professor de pesquisa no Departamento de Psicologia e Centro de Sistemas Complexos e Ciências do Cérebro da FAU.

A equipe equipou a pulseira com atuadores macios, que ajudaram a transmitir um sentido proporcional de forças de contato. Eles também incluíram estimuladores vibrotáteis para indicar se os objetos segurados haviam sido quebrados.

Três locais na pulseira foram projetados para feedback hápico: o polegar, o dedo indicador e o dedo mínimo. Essas três áreas são suficientes para transmitir a força aplicada a ambos os objetos segurados pela mão. A pulseira também tem três câmaras de ar que correspondem proporcionalmente a um dos três BioTacs, que são equipados nos dedos da mão. Além disso, a pulseira tem três atuadores vibrotáteis que indicam ao usuário se os objetos haviam sido quebrados.

Moaed A. Abd é o primeiro autor e um estudante de doutorado no Departamento de Engenharia Oceânica e Mecânica da FAU.

“Exemplos de controle multifuncional demonstrados em nosso estudo incluíram o controle proporcional de um cartão sendo pinçado entre o dedo indicador e o dedo médio ao mesmo tempo que o polegar e o dedo mínimo eram usados para desrosquear a tampa de uma garrafa de água. Outra demonstração de controle simultâneo foi com uma bola que foi segurada com três dedos enquanto o dedo mínimo era usado para alternar um interruptor de luz”, disse Abd.

O novo estudo inovador pode ser usado para permitir que indivíduos com membros superiores ausentes sigam carreiras e outros objetivos recreativos.

Stella Batalama, Ph.D., é decana da Faculdade de Engenharia e Ciência da Computação da FAU.

“Habilitar o controle dexteroso refinado é um problema altamente complexo para resolver e continua sendo uma área ativa de pesquisa, pois exige não apenas a interpretação das intenções de controle de agarre humano, mas também feedback hápico complementar de sensações táteis”, disse Batalama. “Com este estudo inovador, nossos pesquisadores estão abordando a perda de sensações táteis, que é atualmente um grande obstáculo para impedir que as pessoas com membros superiores ausentes realizem multitarefas ou usem a destreza total de suas mãos protéticas.”