Giyilebilir Kol Bandı Yapay Dokunma Duyguları Taşıyor

Florida Atlantic Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, dokunsal/dokunma hissi geri bildirimi, elektromiyogram (EMG) kontrolü ve protez el kullanıcılarına önemli ölçüde yardımcı olabilecek giyilebilir yumuşak robotik kol bandı ile yeni ve yenilikçi bir çalışma yürüttüler. Yeni bulgular, gelecekteki yapay ellerin kullanıcılar tarafından kontrol edilme şeklini değiştirebilir. 

Üniversitenin Mühendislik ve Bilgisayar Bilimleri Koleji'ndeki araştırmacılar, insanların yapay bir elle aynı anda kavranan iki farklı nesneye uygulanan kavrama kuvvetlerini tam olarak kontrol edip edemeyeceklerini araştırmak için FAU'nun Charles E. Schmidt Bilim Koleji ile birlikte çalıştı. 

Ekip ayrıca görsel geri bildirimin, görsel ve dokunsal geri bildirimi sistematik olarak engelleyerek karmaşık çoklu görev modeline nasıl yardımcı olabileceğini de araştırdı. Ayrıca, eş zamanlı bir nesne taşıma deneyinin nasıl zaman kazandırabileceğini de incelediler ve robotik el kullanıcılarına yapay dokunma duyumları iletebilecek çok kanallı giyilebilir yumuşak robotik bir kol bandı tasarlamaya koyuldular. 

Araştırmanın sonuçları dergide yayımlandı. Bilimsel Raporlar. 

Çoklu Dokunsal Geri Bildirim Kanalları Kullanır

Araştırma, birden fazla dokunsal geri bildirim kanalının, kullanıcıların hünerli yapay el ile aynı anda iki nesneyi kavramasına ve taşımasına olanak sağladığını gösterdi. Bu görevleri nesneleri kırmadan veya düşürmeden gerçekleştirebiliyorlardı ki bu, kullanıcıların görüşü engellendiğinde bile geçerliydi. 

Yeni yaklaşım ayrıca her iki nesneyi taşımak ve teslim etmek için gereken süreyi de iyileştirdi ve kullanıcılar niteliksel olarak dokunsal geri bildirimi görsel geri bildirimden çok daha önemli olarak değerlendirdi. 

Erik Engeberg, Ph.D., sorumlu yazar, profesör ve FAU'nun Karmaşık Sistemler ve Beyin Bilimleri Merkezi, I-SENSE ve FAU Stiles-Nicholson Beyin Enstitüsü üyesidir. 

Engeberg, "Çalışmamız, birden fazla dokunsal geri bildirim kanalını invazif olmayan bir şekilde entegre ederken, bu karmaşık eşzamanlı kontrol görevinin fizibilitesini gösteren ilk çalışmadır" dedi. "Çalışma katılımcılarımızın hiçbiri önceden EMG kontrollü yapay elleri önemli ölçüde kullanmadı, ancak iki kısa eğitim seansından sonra bu çoklu görev işlevselliğini kullanmayı öğrenebildiler."

Özel Fabrikasyon Robotik Kol Bandı Tasarlamak

Araştırma ekibi, özel fabrikasyon yumuşak robotik kol bandının EMG kontrolü ve tasarımı üzerinde çalışarak dokunsal geri bildirim sağladı. FAU Psikoloji Bölümü ve Karmaşık Sistemler ve Beyin Bilimleri Merkezi'nde ortak yazar ve araştırma profesörü olan Ph.D. Emmanuelle Tognoli ile işbirliği yaptılar. 

Ekip, kol bandını orantılı bir temas kuvveti hissi iletmeye yardımcı olan yumuşak aktüatörlerle donattı. Ayrıca, kavranan nesnelerin kırılıp kırılmadığını belirtmek için titreşimli uyarıcılar da içeriyordu. 

Kol bandındaki üç konum, dokunsal geri bildirim için tasarlanmıştır: başparmak, işaret parmağı ve küçük parmak. Bu üç alan, elle kavranan her iki nesneye uygulanan kuvveti iletmek için yeterlidir. Kol bandı ayrıca, her biri orantılı olarak elin parmak uçlarına takılan üç BioTac'den birine karşılık gelen üç hava odasına sahiptir. Tüm bunların yanı sıra, kol bandında, nesnelerin kırılıp kırılmadığını kullanıcıya gösteren üç titreşimli aktüatör bulunur. 

Moaed A. Abd ilk yazar ve Ph.D. FAU'nun Okyanus ve Makine Mühendisliği Bölümü öğrencisi. 

"Çalışmamızda gösterilen çok işlevli kontrolün örnekleri, bir su şişesinin kapağını açmak için başparmak ve küçük parmağın kullanıldığı aynı anda işaret ve orta parmaklar arasında sıkıştırılan bir kartın orantılı kontrolünü içeriyordu. Bir başka eş zamanlı kontrol gösterimi, üç parmakla kavranan bir top ve küçük parmak aynı anda bir ışık anahtarını değiştirmek için kullanılırken yapıldı,” dedi Abd. 

Yeni yenilikçi çalışma, üst uzuvları olmayan bireylerin kariyer yollarını ve diğer eğlence arayışlarını sürdürmelerini sağlamak için kullanılabilir. 

Stella Batalama, Ph.D., FAU Mühendislik ve Bilgisayar Bilimleri Fakültesi'nde dekandır.

Batalama, "İnce ustalıkla kontrolün etkinleştirilmesi, çözülmesi son derece karmaşık bir sorundur ve aktif bir araştırma alanı olmaya devam etmektedir çünkü yalnızca insanın kavrama kontrol niyetlerinin yorumlanmasını değil, aynı zamanda dokunma duyumlarının tamamlayıcı dokunsal geri bildirimini de gerektirir" dedi. "Bu yenilikçi çalışma ile araştırmacılarımız, şu anda üst uzuvları olmayan kişilerin aynı anda birden fazla işi yapmasını veya protez ellerinin tüm becerilerini kullanmasını önlemede önemli bir engel olan dokunma duyusu kaybını ele alıyor."