Bàn tay giả mềm giúp kiểm soát phản hồi xúc giác trong thời gian thực

Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học Giao thông Thượng Hải đã tạo ra được một bàn tay giả, có thể thổi phồng chính xác từng ngón tay để cầm nắm đồ vật, đồng thời mang đến cho người sử dụng phản hồi xúc giác.

Mỗi năm, hơn năm triệu người trên thế giới phải cắt cụt cánh tay trên vì nhiều nguyên nhân. Họ thường phải ghép các chi giả vừa nặng lại tốn kém. Giờ đây, các nhà khoa học Hoa Kỳ và Trung Quốc đã phối hợp chế tạo được bàn tay giả mềm mới dễ sử dụng. Nó nặng khoảng 225g và có tổng chi phí thành phần khoảng 500 USD nên sẽ hợp lý hơn khi được đưa vào sản xuất. Các ngón tay trong hệ thống mới được làm từ chất đàn hồi mềm mại và co giãn có sẵn trên thị trường gọi là EcoFlex với các đoạn sợi giống như xương được đặt bên trong. Chúng được gắn vào một giá đỡ in 3D có hình giống như lòng bàn tay của người.

Thay vì gắn động cơ để điều khiển từng mô-đun ngón tay, thiết lập của MIT sử dụng một máy bơm nhỏ và các van ở thắt lưng của người dùng (giúp giảm trọng lượng cho bàn tay giả) để thổi phồng chính xác các ngón tay thành những hình dạng cụ thể. Hệ thống khí nén này được điều khiển thông qua các cảm biến EMG gắn vào chi giả của người dùng.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình máy tính để thiết kế một bộ điều khiển thổi phồng các ngón tay, giúp thực hiện năm thao tác cầm nắm phổ biến như véo, nắm tay và vuốt lòng bàn tay.  Sau đó, một thuật toán chuyển đổi tín hiệu cơ thành các kiểu nắm tay, được sử dụng để lập trình bộ điều khiển các thao tác thông thường, như cầm ly rượu. Cụ thể, các tín hiệu cơ được cảm biến thu lại và sẽ được bộ điều khiển chuyển đổi thành áp suất phù hợp. Tiếp đến, mỗi ngón tay được thổi phồng lên bằng máy bơm để thực hiện các kiểu nắm tay như mong muốn.

Nhóm nghiên cứu cũng kết hợp một cảm biến áp suất vào mỗi đầu ngón tay và kết nối tất cả chúng với các vùng cụ thể trên chi còn lại của người dùng để cung cấp phản hồi xúc giác theo thời gian thực.

Hai tình nguyện viên đã được huấn luyện để co các cơ ở cánh tay trong khi hình dung năm cách nắm bắt thông thường. Sau đó, họ được giao nhiệm vụ thực hiện các bài kiểm tra sức mạnh và sự khéo léo bằng tay giả mềm, chẳng hạn như xếp ô rô, viết bằng bút, nhặt các vật dễ vỡ và nâng những quả bóng nặng. Các thử nghiệm này được lặp lại bằng cách sử dụng một chi giả bán sẵn trên thị trường. Kết quả cho thấy hệ thống của MIT tốt hoặc thậm chí tốt hơn khi thực hiện hầu hết các nhiệm vụ so với hệ thống cứng nhắc cũ.

Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng một trong những tình nguyện viên đã chứng minh hiệu quả của bàn tay giả khi được sử dụng hàng ngày để nắm chặt các đồ vật như búa và kìm, cầm đồ ăn như bánh và táo và thậm chí bắt tay ai đó. Khi bị bịt mắt, tình nguyện viên vẫn cảm nhận ngón tay nào mà các nhà nghiên cứu đã chạm vào và xác định được các loại chai có kích thước khác nhau được đặt vào tay.

Các nhà khoa học đang tiếp tục cải thiện khả năng cảm biến và phạm vi chuyển động của bàn tay giả trước khi tiến tới thương mại hóa. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Biomedical Engineering.

Theo Vista.gov.vn