外骨骼通過觸覺傳遞動(dòng)作，讓音樂家無需依賴視覺或聽覺即可自然同步，同時(shí)不失表現(xiàn)力。

意大利研究人員開發(fā)出一種可穿戴機(jī)器人系統(tǒng)，旨在幫助音樂家保持演奏同步。

該設(shè)備由羅馬生物醫(yī)學(xué)大學(xué)校園與比薩圣安娜高等研究學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)共同研發(fā)，是一種可提供實(shí)時(shí)觸覺反饋的上肢外骨骼裝置。

通過讓使用者以物理方式感知同伴的動(dòng)作，該系統(tǒng)能夠增強(qiáng)協(xié)調(diào)性與節(jié)奏感，為協(xié)作式音樂演奏與訓(xùn)練提供了一種全新途徑。

研究團(tuán)隊(duì)在論文摘要中表示："我們證明，通過雙向耦合可穿戴機(jī)器人實(shí)現(xiàn)的觸覺交流，在復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性的現(xiàn)實(shí)聯(lián)合行動(dòng)——小提琴合奏表演中，其效果優(yōu)于傳統(tǒng)的聽覺-視覺反饋。"

聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制

在許多協(xié)作任務(wù)中，人們必須與他人協(xié)調(diào)行動(dòng)。音樂演奏便是一個(gè)典型例子，尤其是在多位音樂家共同演奏時(shí)。為了保持同步，他們依賴聲音和視覺提示等感官輸入。運(yùn)動(dòng)員、舞者以及需要精準(zhǔn)時(shí)機(jī)與配合的團(tuán)隊(duì)作業(yè)熟練工人也采用類似的協(xié)調(diào)方法。

為此，這款新型可穿戴機(jī)器人系統(tǒng)旨在改善音樂演奏等協(xié)作任務(wù)中的協(xié)調(diào)性。

該系統(tǒng)作為名為"CONBOTS"項(xiàng)目的一部分研發(fā)而成，引入了一種利用觸覺反饋的替代方案。它包含一對(duì)佩戴在兩位演奏者上肢的輕量級(jí)外骨骼。這些設(shè)備相互連接，使每位使用者都能通過觸覺實(shí)時(shí)感知對(duì)方的動(dòng)作。

每個(gè)外骨骼追蹤一位音樂家的動(dòng)作，并將相應(yīng)的力信號(hào)傳遞給搭檔。這營造出一種身體相連的感覺，使演奏者能夠直觀地調(diào)整動(dòng)作，而無需完全依賴視覺或聽覺。重要的是，該系統(tǒng)保留了音樂家的自然表現(xiàn)力。

研究團(tuán)隊(duì)指出，這一創(chuàng)新凸顯了可穿戴機(jī)器人技術(shù)在增強(qiáng)人類協(xié)作方面的潛力，其應(yīng)用不僅限于音樂領(lǐng)域，還可拓展至體育、舞蹈及團(tuán)隊(duì)工作環(huán)境。

觸覺同步提升

研究人員對(duì)20對(duì)小提琴手進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)估，其中包括10對(duì)業(yè)余組合和10對(duì)專業(yè)組合。

參與者在四種條件下進(jìn)行演奏：僅有聽覺、聽覺加視覺、聽覺加外骨骼觸覺反饋，以及三種感官輸入全部結(jié)合。結(jié)果顯示，在二重奏表演中，通過機(jī)器人介導(dǎo)的觸覺反饋比視覺提示更能有效提升協(xié)調(diào)性。

在這些實(shí)驗(yàn)中，外骨骼增強(qiáng)了音樂家之間的同步性，使動(dòng)作更加協(xié)調(diào)。這一結(jié)果值得關(guān)注，因?yàn)樾√崆偈滞ǔＡ?xí)慣于依賴視覺和聽覺提示，而系統(tǒng)的觸覺反饋對(duì)他們來說完全是陌生的。盡管如此，參與者在并未有意識(shí)解讀力反饋來源的情況下便從中獲益。

當(dāng)聽覺、視覺和觸覺所有感官模式結(jié)合時(shí)，協(xié)調(diào)水平達(dá)到最高，證明了多感官整合在協(xié)作任務(wù)中的作用。研究還表明，外骨骼引入了一種新型交流方式，它物理直接、即時(shí)且大部分為內(nèi)隱性的，同時(shí)不會(huì)干擾自然運(yùn)動(dòng)。

研究人員認(rèn)為，該系統(tǒng)可應(yīng)用于音樂之外的領(lǐng)域。潛在用途包括體育訓(xùn)練、教育培訓(xùn)和康復(fù)治療。例如，教師或治療師可以通過物理方式傳遞正確動(dòng)作來引導(dǎo)學(xué)習(xí)者，同時(shí)感知其錯(cuò)誤。該方法還可通過讓使用者遠(yuǎn)程共享觸覺反饋來支持遠(yuǎn)程交互。

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