新しい触覚トリガー式義手制御戦略：設計と性能検証

科学分野:

• 生体医工学
• ロボット工学
• ヒューマンコンピュータインタラクション

背景:

• 表面筋電図（sEMG）ベースの義手制御は、信号の変動性や切断者の残存筋機能の限界といった課題に直面している。
• 触覚信号は、物体操作のための重要な触覚フィードバックを提供し、義手制御のためのEMGの代替または補完の可能性を提示する。

研究 の 目的:

• 運動意図認識と義手制御のための新しい触覚トリガー方式を提案し、検証すること。
• 触覚トリガーシステムの性能を、従来のEMGパターン認識（EMG-PR）制御と比較すること。

主な方法:

• 多軸触覚センサーを用いた有限状態機械（FSM）を実装し、触覚トリガーによる運動意図認識を行った。
• 触覚トリガー方式を組み込んだ統合義手制御システムを開発した。
• 健常者および橈骨側切断者参加者による検証テストを実施し、EMG-PRと比較した。

主要な成果:

• 触覚トリガー制御戦略は、義手の開閉制御を効果的に実証し、様々な物体の安定した把持を可能にした。
• この方法は、EMG-PRと比較して、腕の姿勢変化による性能低下を大幅に軽減した。
• システムは、優れた把持安定性を示し、ユーザーの筋肉疲労を回避した。

結論:

• 触覚トリガーアプローチは、有望で安定した、ユーザーフレンドリーな義手制御戦略を提示する。
• これは、非EMG制御パラダイムとして、または筋電義手制御の補完システムとして機能することができる。
• この方法は、現在のEMGベースの義手制御システムの主要な限界に対処する。