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新可穿戴設(shè)備助假手實(shí)現(xiàn)“抓握”自由

2022-02-15 11:25:20來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

科技日?qǐng)?bào)訊 （記者張夢(mèng)然）使用當(dāng)前的肌電假手，即使能夠單獨(dú)控制所有5個(gè)手指，用戶一次只能做一個(gè)抓握動(dòng)作。美國(guó)研究人員在《科學(xué)報(bào)告》上發(fā)表論文稱，他們首創(chuàng)了一種可穿戴的多通道觸覺(jué)反饋軟機(jī)械臂帶，通過(guò)向機(jī)械手用戶傳達(dá)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(duì)兩個(gè)物體的視線都受到阻礙。

美國(guó)佛羅里達(dá)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(tǒng)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(fù)雜的多任務(wù)模型中所起的作用。他們發(fā)現(xiàn)，即使在視覺(jué)可用的情況下，受試者也定性地認(rèn)為觸覺(jué)反饋比視覺(jué)反饋重要得多，因?yàn)樵谧ト〉奈矬w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(jī)效指標(biāo)方面沒(méi)有顯著差異。

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(shè)計(jì)用于在對(duì)應(yīng)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(dá)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(xiàn)精細(xì)的靈巧控制，不僅需要解釋抓握控制意圖，還需要補(bǔ)充觸覺(jué)反饋。這項(xiàng)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(fù)雜的雙手操作機(jī)器人框架，目標(biāo)是使上肢缺失的人能夠?qū)崿F(xiàn)目前無(wú)法完成的工作和娛樂(lè)目標(biāo)。

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