一副实验性手套由薄棉布制成,仅用 20 分钟缝合而成,既不特别时尚,也无助于保持手部温暖。相反,这款配件利用编织在其织物中的触觉传感器来实现完全不同的目的:教授钢琴和其他动手技能。
在一项发表在《自然·通讯》 上的研究中,麻省理工学院研究生罗亦悦和她的同事们利用触觉技术创造了这些“智能手套”,该技术结合了振动或力等物理感觉以帮助进行触觉活动。研究人员使用这些手套记录了一位钢琴家演奏歌曲时的手部动作。然后,他们通过指尖振动将这些动作传递给学生,帮助学习者建立肌肉记忆并更精确地演奏乐曲。“像钢琴演奏这样基于手的动作通常非常主观,难以记录和转移,”罗说。“但是有了这些手套,我们实际上能够追踪一个人的触觉体验,并与另一个人分享,以改善他们的触觉学习过程。”
该团队使用计算机控制的刺绣机,将连接到压力感应材料的小电线嵌入手套中,以检测手部动作。当一位戴着手套的钢琴老师反复演奏一段曲调时,一种机器学习算法处理了他们在琴键上的动作,并将其转化为教学振动。然后,戴着自己手套的学生尝试演奏相同的曲调,指尖振动引导他们进行正确的动作。(振动强度会增加以纠正指法或节奏错误。)到试验结束时,使用手套练习的学生比没有使用手套的学生演奏得更准确。“这种类型的学习有点像你刚开始骑自行车时,”莱斯大学机械工程师玛西娅·奥马利说,她没有参与这项研究。“你使用辅助轮来获得正确骑自行车的感觉。最终你会取下它们并开始独立骑行。”
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该团队还测试了手套辅助人们使用鼠标和键盘玩在线游戏的能力,记录了经验丰富的玩家的动作以指导新手。使用手套指导进行游戏的人平均比没有使用手套的人得分更高。
演奏钢琴或视频游戏通常只是为了娱乐,但奥马利补充说,通过改进的算法,编码以识别和捕捉更精细的手部动作,这项新手套技术有一天可能有助于教授关键实践,例如外科手术。教学触觉“消除了听觉和视觉学习无法实现的学习过程中的一个步骤,”她说。“当振动实际直接在动作点感受到时,我们可以更快地行动和学习——有了这一点,就有了巨大的潜力。”