指を電気で強制的に操るデバイス、米シカゴ大が開発 楽器の演奏指導などに活用

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2021年12月03日 08:11  ITmedia NEWS

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 米シカゴ大学の研究チームが開発した「DextrEMS: Increasing Dexterity in Electrical Muscle Stimulation by Combining it with Brakes」は、指の動きをそれぞれ操作できるハプティクスデバイスだ。電気的筋肉刺激 (Electrical Muscle Stimulation、EMS)と、指の関節に配置される機械的なブレーキが備わった外骨格デバイスで、装着者の指4本(親指を除く)を器用に制御する。



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 EMSとは、皮膚に取り付けた電極から電気信号を与え、運動神経を刺激することで筋肉を運動させる技術を指す。例えば、前腕の筋肉に電気刺激を与えると指が動くなど。



 前腕の筋肉に電気刺激を与えるこれまでのEMSデバイスでは、他の指も同時に動き、指1本を独立して動かせない課題や、不要な振動が邪魔だった。これら課題を解決するためにこの研究では、それぞれの指に機械的なブレーキをかける外骨格デバイスで補助するアプローチを提案する。



 デバイス本体の重さは68gと軽量。ブレーキやバッテリー、無線を駆動するカスタムPCBを介してスタンドアロンで動作。機械的なブレーキは、指の関節8つ(4本の指の中手指節関節と近位指節関節)に整備しているため、各指が内側に曲がるリアルな指の動作ができる。EMSの電極は、指の伸展用に前腕の背側と、屈曲用に前腕の掌側へ配置する。



 これにより、EMSによる指の屈曲と伸展の両方において、動かしたくない指にブレーキをかけ、動かしたい指だけを開放できるようになり、独立した指の動きや不要な振動を除去できるようになった。解放した指も正確な角度や位置で止めるといった、詳細な動きも行える。



 デバイスを評価するために、装着者の各指を動かしてピアノやギターの演奏をレクチャーするチュートリアル・アプリケーションや、難聴者向けにテキストを指文字に変換する補助アプリケーション、VR上のオブジェクトに触れた際の触覚を提示するアプリケーションも開発し、デバイスの有効性を実証した。



 ※テクノロジーの最新研究を紹介するWebメディア「Seamless」を主宰する山下裕毅氏が執筆。新規性の高い科学論文を山下氏がピックアップし、解説する。


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  • 操られる方の指が死ぬほど疲れても遠隔操作できるってことかな?氷川誠の「もういい…。もういいだろ!」的な。
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