Erik Engeberg，博士，(就座)资深作者，与用于研究的灵巧假手合影。致谢:佛罗里达大西洋大学亚历克斯·多尔斯(Alex Dolce)对于假手使用者来说，在键盘上打字、按遥控器上的按钮或给孩子编辫子仍然是一件难以实现的事情。使用当前的肌电假肢手，用户一次只能控制一个抓握功能，尽管现代的假手在机械上能够单独控制所有五个手指。一项首次使用触觉/触觉反馈、肌电图(EMG)控制和创新的可穿戴软机器人臂带的研究可能会改变假手用户的游戏规则，他们长期以来一直期待着虚拟现实的进步。这项研究的发现可能会催化当前和未来由肢体缺失的人控制假手的模式转变。
来自佛罗里达州大西洋大学工程和计算机科学学院的研究人员与FAU Charles e . Schmidt科学院合作，研究了人们是否可以精确控制用灵巧的假手同时抓住两个不同物体的握力。
在这项研究中，他们还通过在实验设计中系统地阻止视觉和触觉反馈，探索了视觉反馈在这种复杂的多任务模型中的作用。此外，他们还研究了与一次一个方法相比，在同步物体运输实验中节省时间的可能性。为了完成这些任务，他们设计了一种新颖的多通道可穿戴软机器人臂带，向机器人手用户传递人工触觉。
发表在科学报告上的结果表明，多通道的触觉反馈使受试者能够成功地用灵巧的人工手同时抓住和运送两个物体，而不会打碎或掉落它们，即使他们对两个物体的视觉受到阻碍。
研究对象能够控制一张卡片夹在食指和中指之间，同时用拇指和小指拧开水瓶的盖子。此外，他们可以用三个手指抓住一个球，同时用小指拨动电灯开关。鸣谢:佛罗里达大西洋大学此外，与之前研究中常用的一次一个方法相比，同步控制方法缩短了运输和交付两个物体所需的时间。值得注意的是，对于临床翻译，研究人员没有发现肢体缺失的受试者和其他受试者在任务的关键表现指标上有显著差异。重要的是，即使在视觉可用的情况下，受试者定性地认为触觉反馈比视觉反馈重要得多，因为在抓握的物体破碎或掉落之前，通常很少或没有视觉上可感知的警告。
“我们的研究首次证明了这种复杂的同步控制任务的可行性，同时非侵入性地集成了多个通道的触觉反馈，”通讯作者埃里克·恩格伯格博士说，他是FAU大学海洋与机械工程系、工程与计算机科学学院的教授，是FAU复杂系统与脑科学中心、Charles E. Schmidt科学院的成员，也是I-SENSE和FAU·斯泰尔斯-尼克尔森大脑研究所的成员。“我们的研究参与者都没有大量使用过肌电控制的假手，但在两次短暂的训练后，他们能够学会利用这种多任务功能。”
为了提供触觉反馈，Engeberg和研究团队与Emmanuelle Tognoli博士(合著者，FAU心理学系和复杂系统与脑科学中心的研究教授，FAU·斯泰尔斯-尼克尔森大脑研究所的成员)一起研究了EMG控制和定制制造的多通道双模软机器人臂带的设计。
臂章上安装了软致动器，以传达接触力的比例感；振动触觉刺激器被包括在内，以指示所抓取的物体是否被破坏。臂带被设计成在对应于拇指、食指和小指的三个位置提供触觉反馈，这三个位置的数量足以传达施加到由手抓住的两个物体上的力的幅度。臂章有三个气室，每个气室与阴影手指尖上装备的三个生物传感器中的一个成比例对应。臂带还配备了三个共置的振动触觉致动器，如果抓握的物体被破坏(如果一个或两个力阈值被超过),则振动触觉致动器将向受试者发出警告。
“在我们的研究中展示的多功能控制的例子包括在用拇指和小指拧开水瓶盖子的同时，用食指和中指夹住一张卡的比例控制。另一个同步控制演示是用三个手指抓住一个球，同时用小指拨动电灯开关，”第一作者、FAU大学海洋与机械工程系的博士生Moaed A. Abd说。
这项研究发现的信息可以用于高度复杂的双手操作的未来框架，如外科医生和吉他手所需的操作，其目标是使上肢缺失的人能够追求他们目前无法实现的职业道路和娱乐追求。
FAU工程与计算机科学学院院长Stella Batalama博士说:“实现精细的灵巧控制是一个非常复杂的问题，并且仍然是一个活跃的研究领域，因为它不仅需要解释人类的抓握控制意图，还需要触觉的补充触觉反馈。“通过这项创新性的研究，我们的研究人员正在解决触觉丧失的问题，这是目前阻止上肢缺失者进行多任务处理或使用假手的全部灵活性的主要障碍。”
其他研究合作者是Joseph Ingicco，他毕业于FAU工程和计算机科学学院，是FAU海洋和机械工程系生物机器人实验室的成员；和Douglas T. Hutchinson医学博士，犹他大学附属医院和诊所的整形外科医生。
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