Dải băng đeo tay Wearable truyền đạt cảm giác chạm nhân tạo

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Florida Atlantic đã thực hiện một nghiên cứu mới và sáng tạo với phản hồi cảm giác chạm / cảm giác chạm, kiểm soát electromyogram (EMG) và dải băng đeo tay robot mềm có thể giúp người dùng tay giả một cách đáng kể. Những phát hiện mới này có thể thay đổi cách tay giả được điều khiển bởi người dùng trong tương lai.

Các nhà nghiên cứu tại trường Cao đẳng Kỹ thuật và Khoa học Máy tính của trường đại học đã làm việc cùng với trường Cao đẳng Khoa học Charles E. Schmidt của FAU để điều tra xem người dùng có thể kiểm soát chính xác lực kẹp áp dụng cho hai vật thể khác nhau được nắm cùng một lúc bằng tay giả hay không.

Đội ngũ cũng đã khám phá cách phản hồi trực quan có thể hỗ trợ mô hình đa nhiệm phức tạp bằng cách chặn phản hồi trực quan và cảm giác chạm một cách hệ thống. Họ cũng đã nghiên cứu cách một thí nghiệm vận chuyển vật thể đồng thời có thể tiết kiệm thời gian và đặt ra để thiết kế một dải băng đeo tay robot mềm có thể truyền đạt cảm giác chạm nhân tạo cho người dùng tay robot.

Kết quả của nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Scientific Reports.

Sử dụng nhiều kênh phản hồi cảm giác chạm

Nghiên cứu đã chứng minh rằng nhiều kênh phản hồi cảm giác chạm cho phép người dùng nắm và vận chuyển hai vật thể cùng một lúc bằng tay giả dexterous. Họ có thể thực hiện các nhiệm vụ này mà không làm vỡ hoặc rơi các vật thể, điều này vẫn đúng ngay cả khi người dùng bị che khuất tầm nhìn.

Cách tiếp cận mới cũng đã cải thiện thời gian cần thiết để vận chuyển và giao cả hai vật thể, và người dùng đã đánh giá phản hồi cảm giác chạm là quan trọng hơn nhiều so với phản hồi trực quan.

Erik Engeberg, Tiến sĩ, là tác giả tương ứng, giáo sư và thành viên của Trung tâm Hệ thống và Não bộ Phức tạp của FAU, I-SENSE và Viện Não bộ Stiles-Nicholson của FAU.

“Nghiên cứu của chúng tôi là nghiên cứu đầu tiên chứng minh tính khả thi của nhiệm vụ kiểm soát đồng thời phức tạp này trong khi tích hợp nhiều kênh phản hồi cảm giác chạm một cách không xâm lấn,” Engeberg nói. “Không có người tham gia nghiên cứu nào của chúng tôi có kinh nghiệm đáng kể trước đây về việc sử dụng tay giả được kiểm soát bằng EMG, nhưng họ vẫn có thể học cách khai thác chức năng đa nhiệm này sau hai phiên đào tạo ngắn.”

Thiết kế dải băng đeo tay robot mềm tùy chỉnh

Đội ngũ nghiên cứu đã cung cấp phản hồi cảm giác chạm bằng cách làm việc trên kiểm soát EMG và thiết kế dải băng đeo tay robot mềm tùy chỉnh. Họ đã hợp tác với Emmanuelle Tognoli, Tiến sĩ, người là đồng tác giả và giáo sư nghiên cứu tại Khoa Tâm lý học và Trung tâm Hệ thống và Não bộ Phức tạp của FAU.

Đội ngũ đã gắn dải băng đeo tay với các bộ phận mềm, giúp truyền đạt cảm giác tiếp xúc tỷ lệ. Họ cũng bao gồm các bộ kích thích rung để chỉ ra xem các vật thể đã bị vỡ hay chưa.

Ba vị trí trên dải băng đeo tay được thiết kế cho phản hồi cảm giác chạm: ngón tay cái, ngón trỏ và ngón út. Ba khu vực này đủ để truyền đạt lực áp dụng cho cả hai vật thể được nắm bởi tay. Dải băng đeo tay cũng có ba buồng khí tương ứng với một trong ba BioTacs, được gắn trên ngón tay của tay. Ngoài ra, dải băng đeo tay có ba bộ kích thích rung cho biết người dùng nếu các vật thể đã bị vỡ.

Moaed A. Abd là tác giả đầu tiên và là sinh viên tiến sĩ tại Khoa Kỹ thuật và Cơ khí Đại dương của FAU.

“Ví dụ về kiểm soát đa chức năng được chứng minh trong nghiên cứu của chúng tôi bao gồm kiểm soát tỷ lệ của một thẻ được kẹp giữa ngón trỏ và ngón giữa cùng một lúc khi ngón tay cái và ngón út được sử dụng để tháo nắp chai nước. Một ví dụ kiểm soát đồng thời khác là với một quả bóng được nắm bởi ba ngón tay trong khi ngón út được sử dụng để bật công tắc đèn,” Abd nói.

Nghiên cứu sáng tạo mới này có thể được sử dụng để cho phép các cá nhân không có chi trên theo đuổi các con đường sự nghiệp và các hoạt động giải trí khác.

Stella Batalama, Tiến sĩ, là hiệu trưởng tại trường Cao đẳng Kỹ thuật và Khoa học Máy tính của FAU.

“Cho phép kiểm soát dexterous tinh vi là một vấn đề phức tạp để giải quyết và tiếp tục là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực vì nó đòi hỏi không chỉ việc giải thích ý định kiểm soát nắm của con người, mà còn cả phản hồi cảm giác chạm bổ sung,” Batalama nói. “Với nghiên cứu sáng tạo này, các nhà nghiên cứu của chúng tôi đang giải quyết sự mất mát của cảm giác chạm, điều này hiện đang là một trở ngại lớn trong việc ngăn cản những người không có chi trên thực hiện đa nhiệm hoặc sử dụng sự dexterous đầy đủ của tay giả của họ.”