中风是欧盟成年人残疾的最重要原因，每年影响约110万居民。中风后，患者通常需要康复来重新学习走路、说话或执行日常任务。研究表明，除了物理和职业治疗外，音乐疗法可以帮助中风患者恢复语言和运动功能。
但对于接受过音乐训练且患有中风的人来说，演奏音乐本身可能就是一项需要重新学习的技能。现在，《机器人和人工智能前沿》的一项研究表明，新颖的软机器人如何帮助康复患者重新学习演奏音乐和其他需要灵活性和协调性的技能。
“在这里，我们展示了我们的智能外骨骼手套，具有集成的触觉传感器、软执行器和人工智能，可以有效地帮助神经创伤后重新学习手动任务，”该系的兼职教授毛华林博士说。佛罗里达大西洋大学海洋与机械工程博士。
手套适合谁：定制“智能手”
Lin和同事设计并测试了一种“智能手外骨骼”，其形状为多层、灵活的3D打印机器人手套，重量仅为191克。手套的整个手掌和手腕区域都设计得柔软而有弹性，并且手套的形状可以定制以适合每个佩戴者的解剖结构。
指尖中的柔软气动执行器产生运动并施加力，从而模仿自然、微调的手部动作。每个指尖还包含16个柔性传感器或“紫杉醇”阵列，在与物体或表面交互时为佩戴者的手提供触觉。手套的生产非常简单，因为所有执行器和传感器都通过单一成型工艺安装到位。
“戴上手套后，人类用户可以在很大程度上控制每个手指的运动，”佛罗里达大西洋大学海洋与机械工程系教授、资深作者埃里克·恩格伯格博士说。
“这款手套的设计目的是帮助和增强他们的自然手部运动，使他们能够控制手指的弯曲和伸展。这款手套提供手部引导，提供支持并增强灵活性。”
作者预计，患者最终可能会戴上一副这样的手套，以帮助双手独立地恢复灵活性、运动技能和协调感。
AI训练手套成为音乐老师
作者利用机器学习成功地教会了手套“感觉”在钢琴上弹奏初学者歌曲的正确版本和错误版本之间的区别。在这里，手套可以通过预先编程的动作自主操作，无需人工输入。这首歌是“玛丽有一只小羊羔”，需要四个手指来演奏。
“我们发现手套可以学会区分正确和不正确的钢琴演奏。这意味着它可能成为希望重新学习演奏音乐的人进行个性化康复的宝贵工具，”恩格伯格说。
现在原理验证已经被展示出来，手套可以被编程为通过触觉反馈、视觉提示或声音向佩戴者反馈游戏中的正确或错误。这些将使她或他了解自己的表现并做出改进。
Lin补充道：“要使当前的设计适应播放音乐以外的其他康复任务，例如对象操作，需要根据个人需求进行定制。这可以通过3D扫描技术或CT扫描来实现，以确保每个用户的个性化贴合和功能。”
“但该领域的一些挑战需要克服。其中包括提高触觉传感的准确性和可靠性，增强外骨骼设计的适应性和灵巧性，以及完善机器学习算法以更好地解释和响应用户输入。”