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多余的虚拟机械臂可以感觉像身体的一部分
2022年08月08日    新闻来源:中国机械网 okmao.com    |  投稿

日本东京大学、庆应义塾大学和丰桥理工大学的研究团队开发了一种虚拟机器人肢体系统,用户的脚可以在虚拟环境中操作该系统,作为额外或多余的肢体。训练后,用户表示感觉虚拟机器人手臂已经成为了自己身体的一部分。这项研究发表在科学报告中,重点关注参与者的感知变化,了解这些变化有助于设计真正的物理机器人多生肢体系统,人们可以像自己的身体一样自然自由地使用这些系统中国机械网okmao.com


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如果你有一只额外的手臂,你会怎么做?或者如果你像蜘蛛侠的复仇女神章鱼医生一样,你会有一只额外的四只手臂?对额外或额外的机器人肢体的研究着眼于我们如何在心理和身体上适应额外肢体的加入。东京大学高级科学技术研究中心(RCAT)的博士生肯·阿拉伊对这项研究感兴趣,因为这是一种探索人类“可塑性”极限的方法换句话说,我们的大脑改变和适应外部和内部变化的能力。可塑性的一个例子是,我们可以学习使用新工具,有时甚至将其视为自己的延伸,被称为“工具的化身”,无论是艺术家的画笔还是理发师的剪刀。


为了在实践中探索这些概念,日本东京大学、庆应义塾大学和丰桥理工大学的团队合作创建了一个虚拟机器人肢体系统。然后,他们要求参与者使用虚拟肢体在虚拟现实(VR)中执行任务。Arai说:“我们研究了虚拟机械臂作为多余肢体是否可以被视为自己身体的一部分,以及机械臂周围近端空间是否会发生感知变化。”参与者戴着一个头戴式显示器,让他们第一人称看到自己在VR中的手臂,以及其他虚拟机器人手臂。然后,他们必须只使用虚拟机械臂来执行任务,虚拟机械臂通过移动脚趾来控制。当触觉设备接触到一个物体(如一个虚拟球)时,它们将感觉从虚拟机械臂返回到脚的顶部和底部。


一旦参与者学会了如何使用虚拟系统,他们报告说感觉虚拟机器人手臂已经变成了他们自己的额外手臂,而不仅仅是他们真实手臂或脚的延伸。Arai说:“主观评价得分在‘身体所有权感’、‘能动感’和‘自我定位感’方面显著提高,这是体现身体的重要指标,多余的机械臂能够成为身体的一部分。”研究小组还发现,参与者的“周边空间”(我们认为是个人空间的身体周围区域)扩展到了虚拟机器人手臂周围的区域。正如Arai所解释的,“我们成功地捕捉到了多余机器人肢体周围视觉-触觉整合的感知变化(周边空间)与感觉手臂数量增加的主观评价得分变化(多余肢体感觉)之间的正相关关系。”


接下来,该团队希望研究虚拟现实中参与者自己的手臂与虚拟机器人手臂之间合作行为的可能性。Arai说:“从认知神经科学的角度研究这里报道的多生肢体感觉的机制和动力学,对于探索人类可塑性极限和多生机器人肢体系统的设计非常重要。”。希望通过了解在虚拟现实中操作多余机器人肢体系统所需的感知变化和认知努力,这将有助于设计未来人们可以像自己的身体一样自然使用的真实系统。

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