科学家将触觉带到了机械臂上：镜头

巴拉克·奥巴马（Barack Obama）总统与内森·科普兰（Nathan Copeland）在2016年匹兹堡大学白宫边境会议上进行的创新项目巡礼中大打出手。

苏珊·沃尔什（Susan Walsh）/美联社

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巴拉克·奥巴马（Barack Obama）总统与内森·科普兰（Nathan Copeland）在2016年匹兹堡大学白宫边境会议上进行的创新项目巡礼中大打出手。

苏珊·沃尔什（Susan Walsh）/美联社

触觉的机械臂使瘫痪的人能够快速执行任务，例如将水从一个杯子倒入另一个杯子。

机器人手臂以团队的方式使用他的思想控制设备时，会直接向该人的大脑提供触觉反馈 报告书 杂志上的星期四 科学。

先前版本的手臂需要参与者Nathan Copeland单独使用视觉引导手臂。

柯普兰说：“当我只有视觉反应时，我可以看到手触到了身体。” “但是有时候我会去捡起来，然后掉下来。”

典型的谷轮还需要大约20秒才能完成。 他说：“通过感官反应，他能够在10秒钟内完成” 珍妮弗·科林格（Jennifer Collinger）匹兹堡大学物理医学与康复系副教授。

Collinger说，触觉信息对于使用假肢机械臂非常重要，因为很难抓住您无法感觉到的物体。

她说：“即使只是简单地拿起杯子，并在将杯子移到另一个位置时尝试保持适当的压力，这在很大程度上也取决于您的手的触觉反馈。”

因此，Collinger和一组研究人员花费了数年的时间研究如何向机械手臂和手部添加感官响应的方法。

该团队正在与Copeland合作，后者在15年前的青少年事故中瘫痪了。 他学会了使用脑机接口来控制机械臂的动作。

该团队首先将电极放在Copeland大脑的一个区域中，该区域处理感官信息。 这使他们可以使用电脉冲来模拟各种感觉。

Collinger说：“事实证明，大脑与指尖相关区域的刺激产生了感觉，好像感觉是来自参与者的手一样。”

接下来，该团队发现了当机械臂和手触摸到某物时如何生成这些信号。 最后一步是在执行诸如带障碍物或倒水之类的任务时给谷轮计时，无论有无触觉反馈。

结果表明，Copeland可以像任何人用手一样快速地执行一些手动任务。

谷轮说：“这种感觉实际上会根据手在身体上施加的力量而改变其强度。” “所以我也可以告诉我我是否对他有牢牢的把握。”

作为补充，Copeland说，使用机械臂可以更自然地增加触摸感。

他说：“控制是如此直观，以至于我想到的就像是在动臂。”

他说，结果产生的影响超出了机械臂的范围。 杰里米·德·布朗约翰·霍普金斯大学机械工程系副教授John C. Malone。

他还说，高科技假肢在模仿触觉时效果最好。 其中一些是通过振动或提供另一种形式的触觉反馈来实现的-许多智能手机都使用这种方法来帮助用户在屏幕上打字。

布朗说，最新的假肢“就像我们的自然肢体一样工作”。 他们能够在肘部弯曲，在腕部旋转并握紧手指。

他说：“但是，当您赋予某人控制这些东西的权力，以便它们具有接触力时，这很困难。”

他说，大多数传感器仍然仅具有基本功能，例如检测电阻或温度。

当他的手触摸到某物时，布朗说：“我感到压力，感到打滑，感到身体潮湿或干燥，都能感觉到它的触感，知道它是粗糙的还是柔软的。”

科学家们刚刚开始学习如何制作可以检测物体这些细微特征的人造手和手指。 布朗说，由于假肢或机器人假肢可提供更多的感觉反馈，因此它们将变得更加有益。

但是他说，触摸感不仅增加了灵活性。

他说：“这不只是能够进入口袋并抓住钥匙。” “这也是握住亲人的手并感受到这种情感依恋的能力。”