在混合现实(MR)设置中使用触觉反馈的引言是改善培训,技能学习和机器人模拟的一种新方法。随着虚拟和增强现实的发展,触摸互动已经变得越来越重要,连接物理和数字体验。触觉反馈通过创建模仿触摸的现实感觉,并有助于学习,尤其是对于复杂的任务来增强用户参与。在培训情况下,这种感官增加有助于受训者立即对其工作进行反馈,从而通过反复练习来支持技能发展。此外,机器人模拟中的触觉信号可以增强人类和机器人如何共同工作,从而创建一种对良好的远程操作和自主系统至关重要的伙伴关系。因此,在MR环境中使用触觉反馈具有改变教学方法并提高各个领域效率的许多潜力。
结合了学习和分析模型,以预测感觉数据的作用效应。Kloss等。 2020。 IJRR 2020。 K. M. Lynch,H。Maekawa和K. Tanie,“通过使用触觉反馈来推动操纵和主动感测。”在IROS,1992年。Kloss等。2020。IJRR 2020。K. M. Lynch,H。Maekawa和K. Tanie,“通过使用触觉反馈来推动操纵和主动感测。”在IROS,1992年。
在2023年12月至2024年4月的系统审查和荟萃分析的首选报告项目之后,进行了系统的审查和荟萃分析。研究数据库,例如PubMed,Embase,Cinahl和Web of Science,寻找随机对照试验(RCT),将VR模拟器与触觉反馈与BT与培训医学生的BT进行比较。七个RCT符合纳入标准,荟萃分析中包括四个RCT。主要结果是学习曲线和学习效果,而次要结果包括技能转移到手术环境。评论分析了整个研究中125名参与者的数据。的结果表明,BTS表现出优异的学习曲线,参与者比使用VR的学习速度更快。两个模拟器都显示出显着的学习效果。但是,BTS在更多的性能参数上取得了更大的改进。关于技能转移到手术环境,两组之间没有显着差异,这两种方法都有效地支持了手术技能转移。总体而言,BT具有更有效的学习曲线,并且在技能掌握方面的表现略有更好。虽然带有触觉反馈的VR提供了增强的现实主义,但它并未完全复制BT提供的自然触觉反馈。需要进一步的研究来改善VR触觉反馈及其在培训计划中的整合以增强学习成果。
摘要背景:目前的肌电假肢缺乏本体感受信息,依靠视觉进行控制。随着非侵入性振动触觉或电触觉反馈的出现,感觉替代技术正在不断发展,但大多数系统都是为抓握或物体辨别而设计的,很少有系统在截肢者身上进行在线控制测试。这项研究的目的是评估一种新型振动触觉反馈对健康受试者和肱骨水平上肢截肢参与者虚拟肘部肌电控制准确性的影响。方法:16 名健康参与者和 7 名肱骨截肢者在不同的反馈条件下对虚拟手臂进行肌电控制:仅视觉 (VIS)、仅振动 (VIB)、视觉加振动 (VIS + VIB) 或根本没有反馈 (NO)。通过离散和前后运动期间的角度误差来评估到达精度。使用 NASA-TLX 问卷评估健康参与者的工作量,并在实验结束时根据偏好对反馈条件进行排序。结果:NO 中的到达误差高于 VIB,表明与无反馈相比,我们的振动触觉反馈提高了性能。VIS 和 VIS + VIB 条件表现出相似的性能水平,产生的错误比 VIB 低。因此,视觉对于保持良好的性能仍然至关重要,这不会因添加振动触觉反馈而改善或恶化。与 VIB 相关的工作量高于 VIS 和 VIS + VIB,两者之间没有差异。62.5% 的健康受试者更喜欢 VIS + VIB 条件,并将 VIS 和 VIB 分别排在第二和第三位。
手动相互作用与对象相互作用受到手的触觉信号的支持。这种触觉反馈可以通过体感皮质(S1)的心脏内微刺激(ICM)在脑控制的仿生手中恢复。在基于ICMS的触觉反馈中,可以通过基于仿生手上力传感器的输出调节刺激强度来发出接触力,这又调节了感知的感觉的幅度。在本研究中,我们在三名参与者中衡量了基于ICMS的力反馈的动态范围和精度,这些参与者植入了S1中的微电极阵列。为此,我们测量了由于ICM振幅增加以及参与者区分不同强度水平的能力而导致的感觉幅度的增加。然后,我们通过实施“仿生” ICMS培训来评估是否可以提高反馈的忠诚度,旨在唤起神经元活动的模式,这些模式更紧密地模仿那些自然接触的人,并一次通过多个通道传递ICMS。我们发现,多通道仿生ICMS产生的感觉比单通道对应物更强,更有区别。最后,我们用仿生手实施了仿生多通道反馈,并让参与者执行合规性歧视任务。我们发现,仿生多通道触觉反馈对单渠道线性对应物产生了改善的歧视。我们得出的结论是,多通道仿生的ICMS传达了精细分级的力反馈,该反馈更接近自然接触所赋予的灵敏度。
在上肢假肢领域,感觉反馈的结合对于认知过程和行为至关重要。研究表明,触觉反馈改善了截肢者对假体的控制。这项研究介绍了Muviss(多纤维状运动皮肤拉伸)触觉装置的发育,该触觉装置戴在手腕和前臂上,并从机器人假肢手中提供感觉运动反馈。提出了一种创新的反馈策略,该策略尚未在现有文献中探讨。通过结合两种已经建立的策略 - 即,与本体感受结合伸展皮肤并结合了联系 - 该研究提供了一种未开发的感觉反馈方法。改编对商业上可用的Taska假肢手,以集成传感器并捕获触觉反馈的数据。对非开拓者受试者进行的两类测试表现出了有希望的功效和性能。与五名参与者一起进行了一系列测试,旨在评估Muviss反馈的有效性,分别测试每个反馈。为了评估整个系统的有效性,还对九个受试者进行了测试,并控制了假肢。他们允许通过振动将Muviss反馈与经典的力量反馈进行比较,并且没有触觉反馈。结果表明,新的反馈解决方案能够在没有视力的情况下提供尺寸和刚度信息。此外,反馈改善了电动机任务的性能,特别是用视觉抓住大理石。研究表明,该系统有可能改善控制,提高性能并对操作假体设备的整体体验产生积极影响。
在本研究中,我们探讨了振动触觉反馈是否可以增强运动皮层兴奋性,从而转化为基于运动想象 (MI) BCI 的训练期间局部皮层区域的可塑性变化。为此,我们重点研究了 MI 的两个最显着的神经生理学效应——事件相关去同步 (ERD) 水平和通过导航经颅磁刺激 (nTMS) 评估的皮层兴奋性增加。对于 TMS 导航,我们使用了单独的高分辨率 3D 脑 MRI。十名未接受过 BCI 治疗的健康成年人参加了这项研究。在有和没有反馈的情况下分别执行 MI(使用 Graz-BCI 范式的静息或左/右手想象)任务。为了研究基于 MI BCI 的训练中振动触觉反馈的存在/不存在对感觉运动皮层激活的贡献程度,我们比较了有反馈和无反馈训练后 MI 期间的 MEP 幅度。此外,还研究了基于 MI BCI 的训练期间的 ERD 水平。我们的研究结果证明,在 MI 训练期间应用振动触觉反馈会导致 (i) 与非惯用手的 MI 相对应的对侧运动皮层区域的 mu 节律 EEG 模式的去同步水平增强;(ii) 与 MI 所涉及的肌肉相对应的手部肌肉表征中的运动皮层兴奋性增加。
摘要—在本研究中,我们探讨了振动触觉反馈是否可以增强运动皮层兴奋性,从而在基于运动想象 (MI) BCI 的训练过程中转化为局部皮层区域的可塑性变化。为此,我们重点研究了 MI 的两个最显着的神经生理学效应——事件相关去同步 (ERD) 水平和通过导航经颅磁刺激 (nTMS) 评估的皮层兴奋性增加。对于 TMS 导航,我们使用了单独的高分辨率 3D 脑 MRI。十名未接受过 BCI 治疗的健康成年人参加了本研究。在有和没有反馈的情况下分别执行 MI(使用 Graz-BCI 范式的休息或左/右手想象)任务。为了调查基于 MI BCI 的训练中振动触觉反馈的存在/不存在对运动皮层兴奋性的贡献程度
Nadia Sciacca,Tom Carlson Aspire Create,伦敦大学学院 RNOH,斯坦莫尔,HA7 4LP,英国 电子邮件:{nadia.sciacca.17; t.carlson}@ucl.ac.uk 摘要— 如今,技术为人类提供了许多交流几乎所有事物观点的方式。视觉、听觉和触觉媒体是人类最常用的媒体,它们以如此自然的方式支持交流,以至于我们甚至不会主动考虑使用它们。但是对于那些失去运动或感觉能力的人来说,他们很难或不可能控制或感知这些技术的输出,该怎么办?在这种情况下,也许唯一的交流方式可能是直接使用脑信号。因此,本研究的目标是为四肢瘫痪的人(他们可能被限制在自己的房间或床上)提供一种远程呈现工具,以促进我们许多人认为理所当然的日常互动。在我们的案例中,远程呈现工具是一个远程控制的机器人。它可以作为用户日常生活的一种媒介,通过虚拟方式与位于远程房间或地方的朋友和亲戚联系,或者与不同的环境进行探索。因此,目标是设计一个人机系统,使用户能够仅使用思想来控制机器人。技术部分由脑机接口和视觉界面组成,以实现机器人的“模拟触觉共享控制”。在用户和机器人之间实现共享运动控制,并实现自适应功能分配以管理情况的难度。利用这种“模拟触觉反馈”的控制方案是使用人机合作框架进行设计和评估的,并且已经通过五名参与者评估了这种交互方式的好处。初步结果表明,使用“模拟触觉反馈”的控制和合作比没有“模拟触觉反馈”更好。
Nadia Sciacca,Tom Carlson Aspire Create,伦敦大学学院 RNOH,斯坦莫尔,HA7 4LP,英国 电子邮件:{nadia.sciacca.17; t.carlson}@ucl.ac.uk 摘要— 如今,技术为人类提供了许多交流几乎所有事物观点的方式。视觉、听觉和触觉媒体是人类最常用的媒体,它们以如此自然的方式支持交流,以至于我们甚至不会主动考虑使用它们。但是对于那些失去运动或感觉能力的人来说,他们很难或不可能控制或感知这些技术的输出,该怎么办?在这种情况下,也许唯一的交流方式可能是直接使用脑信号。因此,本研究的目标是为四肢瘫痪的人(他们可能被限制在自己的房间或床上)提供一种远程呈现工具,以促进我们许多人认为理所当然的日常互动。在我们的案例中,远程呈现工具是一个远程控制的机器人。它可以作为用户日常生活的一种媒介,通过虚拟方式与位于远程房间或地方的朋友和亲戚联系,或者与不同的环境进行探索。因此,目标是设计一个人机系统,使用户能够仅使用思想来控制机器人。技术部分由脑机接口和视觉界面组成,以实现机器人的“模拟触觉共享控制”。在用户和机器人之间实现共享运动控制,并实现自适应功能分配以管理情况的难度。利用这种“模拟触觉反馈”的控制方案是使用人机合作框架进行设计和评估的,并且已经通过五名参与者评估了这种交互方式的好处。初步结果表明,使用“模拟触觉反馈”的控制和合作比没有“模拟触觉反馈”更好。