帝國(guó)研究發(fā)現(xiàn)，配備第三個(gè)機(jī)械拇指的鋼琴家在練習(xí)一小時(shí)后就能夠適應(yīng)使用額外的手指。倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的研究人員一直致力于了解人類(lèi)大腦在使用通過(guò)機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)的額外肢體時(shí)的能力。

為了評(píng)估這些設(shè)備對(duì)大腦的影響，由帝國(guó)理工學(xué)院生物工程系教授 Aldo Faisal 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將機(jī)器人額外的拇指附加到一組鋼琴演奏者的小指旁邊，鋼琴家可以使用他們的手指控制這些設(shè)備。腳。

這項(xiàng)研究的靈感來(lái)自人類(lèi)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)擁有額外肢體的角色的迷戀，例如神話和現(xiàn)代超級(jí)英雄漫畫(huà)書(shū)中的角色。

費(fèi)薩爾教授說(shuō)：“我們想看看我們是否可以使用額外的四肢來(lái)增強(qiáng)人們的能力;具體來(lái)說(shuō)，一個(gè)額外的拇指位于右手的拇指對(duì)面——從技術(shù)上講是對(duì)側(cè)。

“基本問(wèn)題是：我們可以在需要實(shí)際技能的任務(wù)中使用 11 根手指嗎?我們的大腦是否能夠用額外的四肢演奏音樂(lè)?我們的回答是肯定的。”

三個(gè)大拇指

研究人員發(fā)現(xiàn)，這組志愿者包括 6 名經(jīng)驗(yàn)豐富的鋼琴演奏者和 6 名新接觸該樂(lè)器的人，在被展示如何使用額外的拇指后的一個(gè)小時(shí)內(nèi)，他們能夠?qū)W會(huì)如何彈奏所有 11 位數(shù)字。

他們還指出，快速學(xué)習(xí)如何使用機(jī)器人數(shù)字的能力不僅限于有經(jīng)驗(yàn)的玩家，這表明人們能夠?qū)W習(xí)如何在不熟悉的任務(wù)以及他們習(xí)慣的任務(wù)中使用額外的數(shù)字。

費(fèi)薩爾教授補(bǔ)充說(shuō)：“令我們驚訝的是，事實(shí)證明，擁有鋼琴演奏經(jīng)驗(yàn)并不能很好地預(yù)測(cè)您用 11 根手指彈奏的效果。

“相反，我們發(fā)現(xiàn)您移動(dòng)和控制身體的基本能力、靈巧性和敏捷性是能夠使用這項(xiàng)技術(shù)并用額外的手指彈鋼琴的更好預(yù)測(cè)指標(biāo)。”

圖片來(lái)源：倫敦帝國(guó)理工學(xué)院

該研究發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》雜志上，可用于改進(jìn)增強(qiáng)人類(lèi)活動(dòng)的機(jī)器人設(shè)備，例如用于提高工業(yè)環(huán)境效率的設(shè)備。它還可以幫助為未來(lái)的假肢研究提供信息，以替代缺失的肢體。

帝國(guó)理工學(xué)院計(jì)算系的 Ali Shafti 博士也參與了這項(xiàng)研究，他說(shuō)：“從機(jī)器人學(xué)的角度來(lái)看，每當(dāng)涉及到人機(jī)交互和人機(jī)在環(huán)系統(tǒng)時(shí)，了解將人類(lèi)集成到機(jī)器人設(shè)備中的最佳方式。

“這項(xiàng)研究幫助我們了解了人類(lèi)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的哪些因素對(duì)多余的機(jī)器人很重要，并將與其他類(lèi)型的可穿戴機(jī)器人設(shè)備對(duì)話，例如人類(lèi)和機(jī)器人身體交互的假肢或輔助機(jī)器人。

“我們的結(jié)果可以幫助確定您要增強(qiáng)的人的內(nèi)部哪些方面是您應(yīng)該注意的，以便為他們?cè)O(shè)計(jì)更好的系統(tǒng)。”

仿生制造

這些發(fā)現(xiàn)可能對(duì)航空航天和制造業(yè)中使用的機(jī)器人設(shè)備特別有用，在這些行業(yè)中，人們?cè)诿荛]空間工作，可能需要額外的四肢或提高靈活性。

Faisal 教授補(bǔ)充說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)的下一步是看看人類(lèi)是否可以使用整個(gè)機(jī)械臂，并使用大腦信號(hào)而不是腳控制器來(lái)控制設(shè)備。

他說(shuō)：“我們已經(jīng)增強(qiáng)了拇指，現(xiàn)在的問(wèn)題是我們是否可以用手指為整個(gè)額外的手臂做到這一點(diǎn)。人們控制額外拇指的當(dāng)前界面也非常簡(jiǎn)單，但我們現(xiàn)在正在研究控制它直接來(lái)自大腦信號(hào)。這可能來(lái)自脊髓或其他來(lái)源。

“目前，該系統(tǒng)依賴于腳控制拇指，但問(wèn)題是我們是否仍然可以靈活自由地控制拇指，而不會(huì)放棄對(duì)另一條肢體的控制。”

這項(xiàng)研究由的地平線 2020 研究和創(chuàng)新計(jì)劃和 UKRI 圖靈人工智能獎(jiǎng)學(xué)金資助。

Ali Shafti、Shlomi Haar、Renato Mio、Pierre Guilleminot 和 Aldo Faisal 于 2021 年 11 月 1 日在《科學(xué)報(bào)告》中發(fā)表了“用機(jī)器人的第三個(gè)拇指彈奏鋼琴：評(píng)估人類(lèi)增強(qiáng)的約束”。

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