假手只能恢復(fù)因截肢而喪失的部分功能。但是，將來(lái)自前臂肌肉的電信號(hào)與其他信息來(lái)源(例如眼動(dòng)追蹤)相結(jié)合，有望制造出更好的假肢。由 SNSF 資助的一項(xiàng)研究使專家能夠訪問(wèn)有價(jià)值的新數(shù)據(jù)。
手部的 34 塊肌肉和 20 個(gè)關(guān)節(jié)可實(shí)現(xiàn)極其精確和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，這對(duì)于日常與環(huán)境和他人互動(dòng)至關(guān)重要。因此，手截肢對(duì)一個(gè)人的生活具有嚴(yán)重的生理和心理影響。肌電假手通過(guò)記錄皮膚上的肌肉電信號(hào)來(lái)工作，可以讓截肢者恢復(fù)一些失去的功能。但是靈巧度通常是有限的，僅來(lái)自前臂的電信號(hào)的可變性使得假肢有時(shí)不可靠。
商業(yè)信息學(xué)教授 Henning Müller 正在研究如何將來(lái)自肌電信號(hào)的數(shù)據(jù)與其他信息來(lái)源相結(jié)合，從而開(kāi)發(fā)出更好的假肢。Müller 現(xiàn)在向科學(xué)界提供了一個(gè)數(shù)據(jù)集，其中包括眼動(dòng)追蹤和計(jì)算機(jī)視覺(jué)以及肌電圖和加速度傳感器數(shù)據(jù)。這項(xiàng)工作的結(jié)果由瑞士國(guó)家科學(xué)基金會(huì) (SNSF) 資助，剛剛發(fā)表在Nature Scientific Data上。
利用凝視
“我們的眼睛不斷地快速移動(dòng)，稱為掃視。但是當(dāng)你去抓住一個(gè)物體時(shí)，你的眼睛會(huì)注視它幾百毫秒。因此，眼動(dòng)追蹤提供了關(guān)于檢測(cè)一個(gè)人打算抓住的物體和可能需要的手勢(shì)，”日內(nèi)瓦大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授 Müller 說(shuō)。此外，與截肢的肌肉萎縮并發(fā)送不斷變化的肌電信號(hào)不同，凝視保持不變。計(jì)算機(jī)視覺(jué)——即計(jì)算機(jī)對(duì)視野中物體的識(shí)別——也可以與眼動(dòng)追蹤一起使用，以部分自動(dòng)化假手。
為了將常見(jiàn)的手勢(shì)與來(lái)自截肢肌肉的信息以及這些新數(shù)據(jù)源聯(lián)系起來(lái)，Müller 在相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中研究了 45 人——15 名截肢者和 30 名身體健全的受試者。每個(gè)參與者的前臂上都裝有 12 個(gè)電極，手臂和頭部裝有加速度傳感器。眼球追蹤眼鏡記錄了參與者的眼球運(yùn)動(dòng)，同時(shí)參與者進(jìn)行了 10 種常見(jiàn)的抓取和操縱物體的動(dòng)作，例如拿起鉛筆或叉子，或者玩球。這些運(yùn)動(dòng)是與 HES-SO 瓦萊州的物理治療研究所合作確定的。手勢(shì)的計(jì)算機(jī)建模使 Müller 能夠建立一個(gè)新的包含不同類型數(shù)據(jù)的手部動(dòng)作多模態(tài)數(shù)據(jù)集。計(jì)算機(jī)視覺(jué)和頭部運(yùn)動(dòng)測(cè)量。
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