اختراع جدید دانشمندان؛ گجتی هوشمند برای کنترل انگشتان کاربر

محققان دستگاهی را اختراع کرده اند که به کاربران برای نواختن ساز‌هایی همچون پیانو و برقراری ارتباط از طریق زبان اشاره کمک می‌کند.

به گزارش خبرنگار حوزه دریچه فناوری گروه فضای مجازی باشگاه خبرنگاران جوان، به نقل از uchicago، دانشمندان UChicago با استفاده از تحریک الکتریکی برای حرکت دقیق، دستگاه گجت هوشمند جدیدی را اختراع کردند که انگشتان فرد را در زبان اشاره و موسیقی کنترل می‌کند. انسان‌ها انگشتان خود را برای برخی از ارتباطات از جمله تایپ کردن روی صفحه کلید یا تلفن همراه، مکالمه از طریق زبان اشاره یا اجرای گیتار و پیانو که نیاز به حرکات هماهنگی دارند، به کار می‌گیرند. اما بسیاری از فناوری‌هایی که برای کنترل یا تقویت این فعالیت‌ها در نظر گرفته شده است، در بازآفرینی حرکات مورد نیاز دچار اشکالاتی هستند. اما محققان آزمایشگاه ادغام رایانه انسانی دانشگاه شیکاگو، به سرپرستی پروفسور پدرو لوپس با ارائه راه حل جدیدی این مشکل را با ترکیبی از تحریک الکتریکی عضلات (EMS) و ترمز‌های مکانیکی حل کرده اند.

نحوه کارکرد پوشیدنی جدید

دستگاه لمسی DextrEMS به طور نامحسوس روی دست کاربر قرار می‌گیرد. هنگامی که الکترود‌های EMS ساعد انگشتان را به موقعیت دلخواه خود منتقل می‌کنند، ترمز‌های ضامن دار در مفصل انگشت آن‌ها را در حالت هدف قفل کرده و حرکت ناخواسته انگشتان دیگر را محدود می‌کند. EMS با چسباندن الکترود‌ها به پوست کاربر و ارسال سیگنال‌های الکتریکی کوچک و بدون درد که باعث انقباض ماهیچه‌ها می‌شود، عمل می‌کند. برای کنترل انگشتان، الکترود‌های EMS معمولاً روی مچ دست و ساعد قرار می‌گیرند، جایی که ماهیچه‌های انگشت از آنجا سرچشمه می‌گیرند.

دکتر نیت می‌گوید: ” DextrEMS وسیله‌ای برای فعال کردن انگشتان انسان از طریق رایانه است. این همان ایده اسکلت بیرونی سنتی است، جایی که ما به انگشتان دست نیرو می‌دهیم. با ترکیب EMS و ترمز‌ها، ما در واقع می‌توانیم حرکاتی را ایجاد کنیم که قبلاً امکان پذیر نبود و کاربران قادر خواهند بود انگشتان خود را به طور مستقل حرکت دهند. این محصول در سمپوزیوم ACM ۲۰۲۱ در زمینه نرم افزار و فناوری رابط کاربر (UIST) و یکی از برترین کنفرانس‌های تعامل انسان و کامپیوتر ارائه شد.”

یکی دیگر از محدودیت‌های EMS دشواری نگه داشتن انگشت در موقعیت مورد نظر پس از حرکت اولیه است. برای انجام این کار از نظر الکتریکی نیاز به متعادل سازی سیگنال‌ها بین ماهیچه‌هایی است که اعمال مخالف انقباض و کشش را کنترل می‌کنند. حتی بهترین سیستم‌های EMS برای حفظ تعادل بین این ماهیچه‌ها تلاش و یک لرزش تولید می‌کنند. دانشمندان این مشکل را با افزودن ترمز‌های رزینی شفاف با چاپ سه بعدی به EMS حل کردند. مکانیسم‌هایی مانند ترمز دستی روی خودرو و چرخ دنده‌های کوچک با اهرم متحرک که می‌توانند آن را در زاویه دلخواه در جای خود قفل کنند. ترمز‌ها به اندازه کافی کوچک هستند تا در حرکت انگشتان مجاور تداخل ایجاد نکنند و به اندازه کافی قوی اند که در برابر انقباض عادی عضلات انگشت مقاومت کنند.

مزیت‌های دستگاه DextrEMS

از مزایای این محصول این است که امروزه بسیاری از اسکلت‌های بیرونی فقط یک شکل ایجاد کرده و آن را در جای خود قفل می‌کنند، اما این وسیله با تغییر محیط، واکنش نشان می‌دهد بنابراین در برنامه‌های مجازی مانند بازی whack-a-mole یا شبیه سازی bouldering، می‌تواند حرکتی را ایجاد کند که در واقع احساس کنید یک شی مجازی به انگشت شما فشار می‌آورد. واقعیت مجازی و تقویت شده تنها یکی از کاربرد‌های این فناوری است. همچنین می‌توان از دستگاه برای برقراری ارتباط از طریق زبان اشاره استفاده کرد، حتی اگر کاربر با حرکات زبان آشنا نباشد.

یک برنامه تلفن همراه که توسط آزمایشگاه ادغام رایانه انسانی توسعه یافته است نیز از بینایی رایانه برای تشخیص زبان اشاره و ترجمه آن به متن قابل خواندن استفاده می‌کند. سپس کاربر در پاسخ تایپ می‌کند و برنامه سیگنال‌های EMS را به دستگاه DextrEMS ارسال می‌کند تا به آن‌ها در بیان علائم صحیح کمک کند. البته دستگاه هنوز نمی‌تواند انگشت نگاری و سایر حرکات ظریف مربوط به زبان اشاره را انجام دهد، اما این اولین قدم برای یک مترجم کامل چند حالته است. فناوری DextrEMS همچنین به عنوان ابزاری کمکی برای کاربران در نواختن ساز‌هایی مانند پیانو یا گیتار عمل می‌کند.