Носимий армбанд передає штучні відчуття дотику

Дослідники з Університету Флориди Атлантики провели нове та інноваційне дослідження з відгуком на дотик/чуття дотику, електроміограмою (ЕМГ) контролю та носимим м’яким роботизованим армбандом, який може суттєво допомогти користувачам протезних рук. Нове відкриття може змінити спосіб контролю штучних рук у майбутньому.

Дослідники університету Коледжу інженерії та комп’ютерних наук працювали разом з Коледжем природничих наук Чарльза Е. Шмідта, щоб дослідити, чи можуть люди точно контролювати силу хватки, прикладену до двох різних об’єктів, захоплених одночасно штучною рукою.

Команда також досліджувала, як візуальна віддача могла б допомогти у складній багатозадачності шляхом систематичного блокування візуальної та тактильної віддачі. Вони також вивчали, як експеримент із одночасним транспортуванням об’єктів міг заощадити час і приступили до розробки багатоканального носимого м’якого роботизованого армбанда, який міг би передавати штучні відчуття дотику користувачам роботизованих рук.

Результати дослідження були опубліковані в журналі Scientific Reports.

Використовує кілька каналів тактильної віддачі

Дослідження показало, що кілька каналів тактильної віддачі дозволяють користувачам захоплювати та транспортувати два об’єкти одночасно за допомогою дexterous штучної руки. Вони могли виконувати ці завдання без розбиття або падіння об’єктів, що було справедливим навіть тоді, коли у користувачів було обмежене зір.

Новий підхід також покращив час, необхідний для транспортування та доставки об’єктів, а користувачі кваліфікували тактильну віддачу як значно важливішу, ніж візуальну віддачу.

Ерік Енґеберг, доктор філософії, є відповідальний автор, професор та член Центру складних систем та наук про мозок FAU, I-SENSE, та Інституту мозку Стайлза-Ніколсона.

“Наше дослідження є першим, яке демонструє можливість цього складного одночасного контролю, інтегруючи кілька каналів тактильної віддачі ненав’язливо”, – сказав Енґеберг. “Жоден з наших учасників дослідження не мав суттєвого попереднього досвіду використання штучних рук, контрольованих ЕМГ, проте вони змогли вивчити цю багатозадачну функціональність після двох коротких тренувальних сесій.”

Розробка замовного виготовленого роботизованого армбанда

Команда дослідження забезпечила тактильну віддачу, працюючи над контролем ЕМГ та розробкою замовного виготовленого м’якого роботизованого армбанда. Вони співпрацювали з Еммануель Тоньолі, доктор філософії, яка є співавтором та дослідницьким професором кафедри психології та Центру складних систем та наук про мозок.

Команда оснастила армбанд м’якими актуаторами, які допомогли передати пропорційний відчуття контактних сил. Вони також включили вібротактильні стимулятори, щоб вказати, чи були розбиті захоплені об’єкти.

Три місця на армбанді були розроблені для тактильної віддачі: великий палець, вказівний палець та мізинець. Ці три області достатньо для передачі сили, прикладеної до обох об’єктів, захоплених рукою. Армбанд також має три повітряні камери, кожна з яких пропорційно відповідає одному з трьох BioTacs, встановлених на кінчиках пальців руки. Окрім цього, армбанд має три вібротактильні актуатори, які вказують користувачеві, чи були об’єкти розбиті.

Моаед А. Абд є першим автором та аспірантом кафедри океанології та механічної інженерії FAU.

“Приклади багатофункціонального контролю, продемонстровані в нашому дослідженні, включають пропорційний контроль картки, захопленої між вказівним та середнім пальцями, одночасно з тим, як великий палець та мізинець використовувалися для відвинчування кришки пляшки з водою. Інший приклад одночасного контролю був із м’ячем, захопленим трьома пальцями, одночасно з тим, як мізинець використовувався для перемикання світла”, – сказав Абд.

Нове інноваційне дослідження може бути використане для надання людям без верхніх кінцівок можливості займатися певними кар’єрними шляхами та іншими рекреаційними заняттями.

Стелла Баталама, доктор філософії, є деканом Коледжу інженерії та комп’ютерних наук FAU.

“Забезпечення розвиненого дexterous контролю – це дуже складна проблема, яка продовжує бути активною областю дослідження, оскільки вона вимагає не тільки інтерпретації намірів людського контролю хватки, але також і додаткової тактильної віддачі відчуттів дотику”, – сказала Баталама. “З цим інноваційним дослідженням наші дослідники займаються втратою відчуттів дотику, яка зараз є основною перешкодою для людей без верхніх кінцівок, щоб вони могли виконувати декілька завдань одночасно або використовувати всю дexterous свої протезних рук.”