Beyond Humanoid Prosthetic Hands: Modular Terminal Devices That Improve User Performance

要約

何十年にもわたる研究開発にもかかわらず、筋電義手は機能が欠けており、ユーザーから拒否されることがよくあります。
この機能の欠如は、この分野で広く受け入れられている擬人化されたデザイン イデオロギーに部分的に起因している可能性があります。
制御およびセンシング技術には厳しい制限があるにもかかわらず、人間の手の形状と機能を再現しようとしています。
その代わりに、擬人化の制約を取り除くことで、複雑さを増すことなく特定のタスクを実行できるように義手を調整できます。
この論文では、人間のフリック動作を再現したり、ドライバーをひねったりするのに必要な動作と、平らな物体を選んで配置したり、紙を切ったりするのに必要な機能を実行する、4 つのオープンソースのモジュール式非ヒューマノイド デバイスを開発および評価します。
これらのデバイスの実験結果は、人型義足と比較して、非人型義足の設計が作業パフォーマンスを劇的に向上させ、ユーザーの代償動作を減らし、作業負荷を軽減することを示しています。
2 人のエンド ユーザーを対象としたケース スタディは、この研究の橋渡し的な利点を示しています。
リハビリテーションの良好な結果を確保するには、エンドユーザーのタスク負荷のモニタリングに特別な注意を払う必要があることがわかりました。

要約(オリジナル)

Despite decades of research and development, myoelectric prosthetic hands lack functionality and are often rejected by users. This lack in functionality can be partially attributed to the widely accepted anthropomorphic design ideology in the field; attempting to replicate human hand form and function despite severe limitations in control and sensing technology. Instead, prosthetic hands can be tailored to perform specific tasks without increasing complexity by shedding the constraints of anthropomorphism. In this paper, we develop and evaluate four open-source modular non-humanoid devices to perform the motion required to replicate human flicking motion and to twist a screwdriver, and the functionality required to pick and place flat objects and to cut paper. Experimental results from these devices demonstrate that, versus a humanoid prosthesis, non-humanoid prosthesis design dramatically improves task performance, reduces user compensatory movement, and reduces task load. Case studies with two end users demonstrate the translational benefits of this research. We found that special attention should be paid to monitoring end-user task load to ensure positive rehabilitation outcomes.

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