B:Ionic Glove: A Soft Smart Wearable Sensory Feedback Device for Upper Limb Robotic Prostheses
B:Ionic Glove: A Soft Smart Wearable Sensory Feedback Device for Upper Limb Robotic Prostheses
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B：离子手套：用于上肢机器人假肢的柔软智能可穿戴感官反馈设备
DOI：
10.1109/lra.2021.3064269
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发表时间：
2021
影响因子：
5.2
通讯作者：
Simons M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Simons M
目前上肢机器人假肢装置缺乏足够的感觉反馈，导致排异率高。将情感感官反馈融入这些设备中，可以减少幻肢疼痛，增强控制力和接受度。为了解决缺乏感官反馈的问题，我们提出了B:Ionic手套，可穿戴在机械手上，包含传感、计算和驱动。它将形状记忆合金（SMA）执行器集成到臂带中，当新型电流体指尖传感器感应到压力并通过软物质逻辑解码时，它可以轻轻挤压用户的手臂。我们发现一个圆形电流体传感器腔产生了最灵敏的指尖传感器，并考虑了一种计算配置，以从机器人到用户传递不同的信息。进行了一项用户研究，以表征该设备的触觉交互能力。上臂和下臂的皮肤敏感阈值无显著差异。他们发现区分刺激位置比区分刺激强度更容易。最后，我们展示了完整设备的概念验证，说明了它如何仅通过B:Ionic手套提供的情感触觉反馈来抓取物体。B:Ionic手套是将自然、柔软的感官反馈整合到机器人假肢设备中的一步。
Upper limb robotic prosthetic devices currently lack adequate sensory feedback, contributing to a high rejection rate. Incorporating affective sensory feedback into these devices reduces phantom limb pain and increases control and acceptance. To address the lack of sensory feedback we present the B:Ionic glove, wearable over a robotic hand which contains sensing, computation and actuation on board. It uses shape memory alloy (SMA) actuators integrated into an armband to gently squeeze the user's arm when pressure is sensed in novel electro-fluidic fingertip sensors and decoded through soft matter logic. We found that a circular electro-fluidic sensor cavity generated the most sensitive fingertip sensor and considered a computational configuration to convey different information from robot to user. A user study was conducted to characterise the tactile interaction capabilities of the device. No significant difference was found between the skin sensitivity threshold of participants’ lower and upper arm. They found it easier to distinguish stimulation locations than strengths. Finally, we demonstrate a proof-of-concept of the complete device, illustrating how it could be used to grip an object, solely from the affective tactile feedback provided by the B:Ionic glove. The B:Ionic glove is a step towards the integration of natural, soft sensory feedback into robotic prosthetic devices.
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Simons M
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