Brățara purtabilă transmite senzații artificiale de atingere

Cercetătorii de la Universitatea Florida Atlantic au realizat o nouă și inovatoare studiu cu feedback de senzație tactilă, control electromiografic (EMG) și o brățară robotică moale purtabilă care poate ajuta în mod semnificativ utilizatorii de mâini protezice. Noile descoperiri ar putea schimba modul în care mâinile artificiale vor fi controlate de utilizatori în viitor.

Cercetătorii de la facultatea de inginerie și științe computaționale a universității au lucrat alături de colegii de la Colegiul Charles E. Schmidt de științe pentru a investiga dacă oamenii ar putea controla cu precizie forțele de strângere aplicate la două obiecte diferite apucate simultan cu o mână artificială.

Echipa a explorat, de asemenea, modul în care feedback-ul vizual ar putea ajuta la modelul complex de multitasking prin blocarea sistematică a feedback-ului vizual și tactil. De asemenea, au studiat cum un experiment de transport de obiecte simultan ar putea economisi timp și au încercat să proiecteze o brățară robotică moale purtabilă care să poată transmite senzații artificiale de atingere utilizatorilor de mâini robotice.

Rezultatele cercetării au fost publicate în revista Raporturi științifice.

Folosește multiple canale de feedback tactil

Cercetarea a demonstrat că multiple canale de feedback tactil permit utilizatorilor să apuce și să transporte două obiecte simultan cu mâna artificială dexteră. Ei au putut efectua aceste sarcini fără a rupe sau a lăsa obiectele, ceea ce a fost valabil și atunci când utilizatorii și-au obstrucționat vederea.

Abordarea nouă a îmbunătățit, de asemenea, timpul necesar pentru a transporta și a livra ambele obiecte, iar utilizatorii au evaluat calitativ feedback-ul tactil ca fiind mult mai important decât feedback-ul vizual.

Erik Engeberg, Ph.D., este autorul corespondent, profesor și membru al Centrului de sisteme complexe și științe ale creierului de la FAU, I-SENSE și Institutul de creier Stiles-Nicholson de la FAU.

“Studiul nostru este primul care demonstrează fezabilitatea acestei sarcini complexe de control simultan, integrând multiple canale de feedback tactil în mod neinvaziv”, a spus Engeberg. “Niciunul dintre participanții la studiu nu a avut o experiență semnificativă anterioară cu mâini artificiale controlate de EMG, și totuși ei au fost capabili să învețe să utilizeze această funcționalitate de multitasking după două sesiuni scurte de antrenament.”

Proiectarea unei brățări robotice personalizate

Echipa de cercetare a furnizat feedback tactil prin munca la controlul EMG și proiectarea brățării robotice moi personalizate. Ei au colaborat cu Emmanuelle Tognoli, Ph.D., care este coautor și profesor de cercetare la Departamentul de psihologie și Centrul de sisteme complexe și științe ale creierului de la FAU.

Echipa a echipat brățara cu actuatori moi, care au ajutat la transmiterea unei senzații proporționale de contact. De asemenea, au inclus stimulatoare vibrotactile pentru a indica dacă obiectele apucate au fost rupte.

Trei locații pe brățară au fost proiectate pentru feedback tactil: degetul mare, index și degetul mic. Aceste trei zone sunt suficiente pentru a transmite forța aplicată la ambele obiecte apucate de mână. Brățara are, de asemenea, trei camere de aer care corespund proporțional cu una dintre cele trei BioTacs, care sunt montate pe vârfurile degetelor mâinii. În plus, brățara are trei actuatori vibrotactili care indică utilizatorului dacă obiectele au fost rupte.

Moaed A. Abd este autorul principal și student doctorand în cadrul Departamentului de inginerie oceanică și mecanică de la FAU.

“Exemple de control multifuncțional demonstrate în studiul nostru au inclus controlul proporțional al unei cărți care a fost apăsată între index și degetul mijlociu, în același timp cu degetul mare și degetul mic care au fost folosiți pentru a deschide capacul unei sticle de apă. O altă demonstrație de control simultan a fost cu o minge care a fost apucată cu trei degete, în timp ce degetul mic a fost folosit în același timp pentru a comuta un interruptor de lumină”, a spus Abd.

Noul studiu inovator ar putea fi utilizat pentru a permite persoanelor lipsite de membre superioare să urmeze căi de carieră și alte activități recreative.

Stella Batalama, Ph.D., este decan la Facultatea de inginerie și științe computaționale de la FAU.

“Permiterea controlului dexter refinit este o problemă foarte complexă de rezolvat și continuă să fie o zonă activă de cercetare, deoarece necesită nu numai interpretarea intențiilor de control al apucării umane, dar și feedback tactil complementar de senzații tactile”, a spus Batalama. “Cu acest studiu inovator, cercetătorii noștri abordează pierderea senzațiilor tactile, care este în prezent o barieră majoră în prevenirea persoanelor lipsite de membre superioare de a efectua multitasking sau de a utiliza deplina dexteritate a mâinilor lor protezice.”