新機械臂帶助假手活動

美國佛羅里達大西洋大學研究人員日前發佈消息稱，團隊首創了一種可穿戴的多通道觸覺反饋軟機械臂帶，通過向機械手用戶傳達人工觸覺，使其能靈巧使用假手，同時“抓握”並移動兩個物體而不會折斷或掉落。

研究人員指出，機械臂是指高精度，多輸入多輸出、高度非線性、強耦合的複雜系統。因其獨特的操作靈活性，已在工業裝配等領域得到廣泛應用。機械臂亦是一個複雜系統，存在參數攝動、外界干擾等不確定性。因而機械臂的建模模型也存在不確定性，對於不同的任務，需要規劃機械臂關節空間的運動軌跡，從而級聯構成末端位姿。對於這款觸覺反饋軟機械臂帶，經過大量試驗，研究了機械人能否精確控制施加在兩個不同物體上的握力，用靈巧的人工手同時“抓握”。在研究中，他們還通過系統地阻止視覺和觸覺反饋來探索視覺反饋在這個複雜的多任務模型中所起的作用。他們發現，即使在視覺可用的情況下，受試者也定性地認為觸覺反饋比視覺反饋重要得多，因為在抓取的物體被破壞或掉落之前，通常幾乎沒有視覺上可感知的警告。

與先前研究相比，同步控制方法縮短了移動和交付兩個物體所需的時間，肢體缺失受試者與其他受試者在任務關鍵績效指標方面沒有顯著差異。研究人員表示，新臂帶以無創方式集成多個觸覺反饋通道，配有軟致動器，包括振動觸覺刺激器，以指示“抓握”的物體是否已損壞。臂帶設計用於對應拇指、食指和小指的三個位置進行觸覺反饋，以傳達施加於手握兩個物體的力的幅度。臂帶還配備三個位於同一位置的振動觸覺致動器，如果“抓握”中的物體被破壞，它們會振動以提醒受試者。

從公開視頻顯示，在研究的多功能控制示例中，受試者在用拇指和小指擰開水瓶蓋的同時，用食指和中指可夾住一張卡片。另一個演示是用三個手指抓住一個球，而小指同時用於切換電燈開關。研究人員表示，實現精細的靈巧控制，不僅需要明確“抓握”控制意圖，還需要補充觸覺反饋，首個能傳達人工觸覺的多通道臂帶問世，這項研究旨在解決觸覺喪失問題，這是目前上肢缺失的人進行多任務處理或充分利用假手的主要障礙。

此外，這款可穿戴的多通道觸覺反饋軟機械臂帶，有助未來機械人高度複雜的雙手操作，目標是使上肢缺失的人能夠實現目前無法完成的工作和娛樂項目。

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