新可穿戴設備助假手實(shí)現精細的靈巧控制 解決觸覺(jué)喪失問(wèn)題

使用當前的肌電假手，即使能夠單獨控制所有5個(gè)手指，用戶(hù)一次只能做一個(gè)抓握動(dòng)作。美國研究人員在《科學(xué)報告》上發(fā)表論文稱(chēng)，他們首創(chuàng )了一種可穿戴的多通道觸覺(jué)反饋軟機械臂帶，通過(guò)向機械手用戶(hù)傳達人工觸覺(jué)，使其能靈巧使用假手，同時(shí)抓握并移動(dòng)兩個(gè)物體而不會(huì )折斷或掉落，即使他們對兩個(gè)物體的視線(xiàn)都受到阻礙。

美國佛羅里達大西洋大學(xué)研究人員研究了人們能否精確控制施加在兩個(gè)不同物體上的握力，用靈巧的人工手同時(shí)抓握。在研究中，他們還通過(guò)系統地阻止視覺(jué)和觸覺(jué)反饋來(lái)探索視覺(jué)反饋在這個(gè)復雜的多任務(wù)模型中所起的作用。他們發(fā)現，即使在視覺(jué)可用的情況下，受試者也定性地認為觸覺(jué)反饋比視覺(jué)反饋重要得多，因為在抓取的物體被破壞或掉落之前，通常幾乎沒(méi)有視覺(jué)上可感知的警告。

與先前研究相比，同步控制方法縮短了移動(dòng)和交付兩個(gè)物體所需的時(shí)間，肢體缺失受試者與其他受試者在任務(wù)關(guān)鍵績(jì)效指標方面沒(méi)有顯著(zhù)差異。

新臂帶以無(wú)創(chuàng )方式集成了多個(gè)觸覺(jué)反饋通道，配有軟致動(dòng)器，包括振動(dòng)觸覺(jué)刺激器，以指示抓握的物體是否已損壞。臂帶設計用于在對應于拇指、食指和小指的三個(gè)位置進(jìn)行觸覺(jué)反饋，以傳達施加于手握兩個(gè)物體的力的幅度。臂帶還配備了三個(gè)位于同一位置的振動(dòng)觸覺(jué)致動(dòng)器，如果抓握中的物體被破壞，它們會(huì )振動(dòng)以提醒受試者。

在研究展示的多功能控制示例中，受試者在用拇指和小指擰開(kāi)水瓶蓋的同時(shí)，用食指和中指夾住一張卡片。另一個(gè)演示是用三個(gè)手指抓住一個(gè)球，而小指同時(shí)用于切換電燈開(kāi)關(guān)。

研究人員表示，實(shí)現精細的靈巧控制，不僅需要解釋抓握控制意圖，還需要補充觸覺(jué)反饋。這項研究旨在解決觸覺(jué)喪失問(wèn)題，這是目前上肢缺失的人進(jìn)行多任務(wù)處理或充分利用假手的主要障礙。研究有助于未來(lái)高度復雜的雙手操作機器人框架，目標是使上肢缺失的人能夠實(shí)現目前無(wú)法完成的工作和娛樂(lè )目標。(科技日報記者 張夢(mèng)然)

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