Detailansicht
Intuitive vibrotactile feedback patterns for upper limb prostheses
Cosima Prahm
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Philosophie und Bildungswissenschaft
Betreuer*in
Dietmar Rafolt
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29859.89119.544761-5
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Ziel: Intuitive Steuerung durch sensorische Rückmeldung ist ein wichtiger Aspekt für Amputierte der oberen Extremität. In diesem Zusammenhang beschäftigt sich diese Studie mit der Bereitstellung von haptischem Feedback in Prothesen. Derzeit sind Benutzer von Prothesen darauf beschränkt, ihre Leistungen nur visuell zu überwachen, woraus eine hohe kognitive Anstrengung resultiert.
Methodik: Mit einem kleinen Motor wurden vibrotaktile Feedbackmuster generiert und an gesunden Probanden evaluiert. Der Motor vibriert innerhalb eines definierten Bereichs mit einer maximalen Frequenz von 60Hz, entsprechend den Mechanorezeptoren der Haut. Drei Typen von Mustern wurden erzeugt: statische, dynamische und gepulste, die sich in ihren Amplitude und Frequenz-Kombinationen sowie Pausenzeiten unterschieden. Diese Muster wurden anschließend auf ihre Intuitivität evaluiert und den folgenden Prothesenbewegungen zugeordnet: Griffkraft, Position der Hand und Kontakt mit Objekten. Diese Einteilung entspricht vier dynamischen Bewegungen und vier statischen Zuständen. Während ein Muster appliziert wurde, konnten die Probanden eine von zwei vorgegebenen Bewegungen wählen, die dieses Muster kodiert, und ihre Wahl anschließend bewerten.
Ergebnisse: Die Analyse zeigt eine Zuordnung von statischen Mustern zu statischen Zuständen, sowie von dynamischen und gepulsten Mustern zu dynamischen Bewegungen. Darüber hinaus konnte je ein favorisiertes Muster pro Bewegung hinsichtlich Auswahl und Bewertung identifiziert werden. Dementsprechend liefert diese Studie einen Katalog von Mustern, der für taktiles Feedback verwendet werden kann.
Implikationen: Durch die Bereitstellung von intuitivem, sensorischen Feedback in Form von vibrotaktilen Mustern, kann die Kontrolle der Prothese verbessert und der kognitiven Aufwand gemindert werden.
Abstract
(Englisch)
Objective: Intuitive control resulting from sensory feedback are of high importance for upper limb amputees. In this regard, this study deals with providing haptic feedback in prostheses. Currently, users of prosthetic devices are limited to visually monitor their performance, demanding high cognitive effort.
Method: Vibrotactile feedback patterns were generated using a motor attached to the skin of healthy participants. It employed vibrations within a defined setting of a maximum frequency of 60Hz, corresponding to the mechanoreceptors of the skin. Three types of patterns were adopted: static, dynamic and pulsed ones, which differed in amplitude and frequency combinations as well as break time in between one amplitude and frequency display. Those patterns were subsequently evaluated for intuitiveness and preference according to the following prosthetic movements: grip force, position of hand and contact with objects – which resulted in four dynamic movements and four static states. While one pattern was applied, participants could choose between two movements to be coded by it and rate their choice afterwards.
Results: Analysis showed distinct mapping of static patterns to static states and dynamic and pulsed patterns to dynamic movements. Moreover, one pattern per movement could be identified as the most prominent in cast votes as well as rating. This study provides a catalog of patterns to be used in tactile feedback.
Implications: By providing intuitive sensory substitution in the form of vibrotactile patterns to the users, prosthetic control can be improved and resulting cognitive effort in handling be diminished.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Intuitiveness Pattern Generation Sensory Feedback Upper Extremity Prostheses Vibration Upper Limb Prostheses Haptics Psychoacoustic Vobrotactile
Schlagwörter
(Deutsch)
Intuitivität Mustergenerierung Feedback Prothesen der oberen Extremität Vibration Sensorisches Feedback Psychoakustik Haptik vibrotaktil
Autor*innen
Cosima Prahm
Haupttitel (Englisch)
Intuitive vibrotactile feedback patterns for upper limb prostheses
Paralleltitel (Deutsch)
Intuitive vibrotaktile Feedback Muster für Prothesen der oberen Extremität
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
91 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Dietmar Rafolt
AC Nummer
AC10848098
Utheses ID
24901
Studienkennzahl
UA | 066 | 013 | |