אפיון התחושה של הסוכנות על הפעולות של תותבות המופעלים באמצעות ממשק עצבית-מכונה

Summary

כאן אנו מציגים פרוטוקול המאפיינת את תחושת סוכנות שפותחה על השליטה sensate ידיים תותבות וירטואלי או רובוטית. שאלונים כאינטגרציה מועסקים כדי ללכוד את החוויה מפורשת של הסוכנות, הערכות מרווח זמן (מחייב מכוון) המועסקים למדוד במרומז את התחושה של הסוכנות.

Abstract

עבודה זו מתארת מסגרת מתודולוגי יכול לשמש כדי במפורש ולא במשתמע לאפיין את תחושת הסוכנות פיתח שליטה עצבית-מכונה ממשק (אנגלית) של ידיים תותבות sensate וירטואלי או רובוטית. היווצרות של הסוכנות הוא יסוד להבחין בין הפעולות שאנו מבצעים עם גפיים שלנו כמו להיות שלנו. על ידי שאיפה לשלב מתקדם העליונה-תותבות גפיים תחתונות אלה אותם מנגנונים תפיסתיים, אנחנו יכולים להתחיל לשלב איבר מלאכותי באופן הדוק יותר לתוך מסגרת קוגניטיבית הקיים של המשתמש עבור פקד האיבר. יש לכך השלכות חשובות בקידום משתמש קבלה, שימוש בהם שליטה אפקטיבית של מתקדם העליונה-תותבות גפיים תחתונות. אין פרוטוקול זה, המשתתפים לשלוט יד תותבת וירטואלי ולקבל משוב חושית תנועתית דרך NMIs שישנו שלהם. סדרה של משימות וותרו וירטואלי מבוצעות, לפליטת באופן שיטתי מוצגים בפני משוב תנועתית ותנועות יד וירטואלית. שני אמצעים נפרדים של הסוכנות הם מועסקים: הוקמה שאלונים פסיכופיזיים (כדי ללכוד את החוויה מפורשת של הסוכנות), מרווח זמן להעריך את הפעילות כדי ללכוד תחושה מרומזת של הסוכנות (מחייב מכוון). התוצאות של פרוטוקול זה (שאלון ציונים ואת מרווח זמן הערכות) ניתן לנתח כדי לכמת את מידת סוכנות היווצרות.

Introduction

כפי תותבות רובוטית הופכים יותר ויותר מתקדם, חשיבות המשוב החישה הרלוונטיים ימשיך לגדול. משוב חושית משפיעה על איך בני אדם תופסים, אינטראקציה עם, ולשלב אפילו מכונות סכימת הגוף שלהם. טכניקות אנגלית האחרונות עכשיו יכול לספק למשתמשים תותבת שליטה אינטואיטיבית, להשיג תחושות הקשורות לגעת^{1,2,3,4,5,6 , 7} ותחושת התנועה (חוש התנועה)^8,9 ב חסר גפיים. כאשר המידע החושי הזה מזווג עם המידע החזותי צופה את האיבר המלאכותי במהלך המבצע, יש לנו גישה אלמנטים מרכזיים כי ליידע את ההבחנה של העצמי –נגד-אחרים. מינוף גישה זו עשויה לסייע להביא את המשתמשים תותבת צעד אחד קדימה אל הפועלים איבר מלאכותי כחלק של הגוף שלהם, ולא רק כלי.

מודעות הגוף, התחושה של להיות מתגלמת נובע הקמת סוכנות (החוויה של היוצרים על הפעולות של איבר) ובעלות (התחושה כי איבר הוא חלק של הגוף)^10,11. הבעלות היא מתווכת בעיקר באמצעות השילוב של מגע ושל מידע חזותי¹². סוכנות מגיח השילוב של כוונה, תנועה תחושה (תחושת התנועה), מידע חזותי ומודלים קוגניטיביים¹¹. במהלך ביצוע פעולה מרצון, סוכנות נוצר כאשר ההשלכות חושית של פעולה זו ליישר עם כוונה של השחקן, תחזיות של השחקן מודלים פנימיים¹³. סוכנות שונה ונפרד מן הבעלות. הרעיון של האיבר בעלות נחקרה לעתים קרובות תותבת ספרות¹⁴. תחושה של איבר צורות בעלות משתתפים אנגלית כאשר מגע משוב במרחב של חנותם המתאימים, נמדד באופן מפורש באמצעות שאלונים או במרומז באמצעות שינויי טמפרטורה שיורית האיבר, או סדר פסקי דין¹⁵. עם זאת, פחות הזדמנויות היו קיימים לחקור סוכנות בהקשר של מייל ימי¹⁶. עבודה עם אנגלית משתתפים הוכיחה שהסוכנות. הזו יכולה להיות מקודמים בכוונה הוא נפרד מן החוויה של בעלות על⁸.

סוכנות היא משמעותית במיוחד על המבצע של תותבות רובוטית כפי שהיא קישור קוגניטיבית השליטה של פעולות פיזיות של האיבר המלאכותי דרך חוויות של סיבתיות, התחושה של שליטה על איבר מלאכותי או גרימת משהו לקרות¹⁷. תותבות רובוטית מתקדמים מכונות ממוחשבות המשתמש חייבים לשתף פעולה עם פעילויות מלאה ביעילות. כמה תותב שילבו פונקציות אוטונומיות, כגון אחיזת-slip זיהוי ותיקון; עוד מערכות אלה ראו אימוץ מוגבלת כפי פונקציונליות פועל מחוץ השליטה של המשתמש ניתן להציג גם מתסכל אם לא יושמה כראוי^8,18. זה מהווה אתגר מהותי המהדהד לאורך כל היישומים של שיתוף פעולה אנושית עם מכונות אוטונומית כלומר, בני האדם לעיתים קרובות לסמוך הפעולות שלהם על אלו הנובעות שיתוף פעולה עם מחשבים או מכונות, האמון השפעות ישירות הסבירות של אופרטור לשימוש פונקציות אוטונומיות^19,20. כמו בני אדם, אנחנו בוטחים מולד את עצמנו ואת הגוף שלנו כדי לבצע את הפעולות שבכוונתנו; כאשר זו מושגת, אנו להקים סוכנות חוש מהותי. מעניין, היווצרות של סוכנות גדושים בפעולות מחשבים שיתופיות במהלך משימות שיתופיות אדם-אדם, תחושה משותפת של הסוכנות עשוי להתרקם מעל התנועה²¹; ובכל זאת, הספרות מציעה הסוכנות המשותפת הוא מכביד במהלך שיתוף מחשבים^22,23. האתגרים הללו באות לידי ביטוי בשימוש איבר העליונה התותבת, שיעורי דחייה של מכשירים רובוטיים עודם גבוהים, עם 23% – 39% מהמשתמשים הפסקת השימוש שלהם²⁴. למעשה, משתמשים תותבת רבים עדיין מעדיפים את מערכות הגוף-powered²⁵. מערכות אלו להסיר את המכונה ממוחשב הלולאה שליטה, יותר מקרוב כמה תנועות הגוף של המשתמש לכבלים תותבת תנועה באמצעות חוט. זה עוד מחזקת את החשיבות של אינטגרציה קוגניטיבית בשימוש של מכשירים מתקדמים תותבת. אנו ממליצים כי מערכות אנגלית יכול לספק מספר החלקים הדרושים ורפלקסי כדי לעזור להזיז איברים מלאכותיים קרוב יותר לביסוס תחושה קואופרטיב של הסוכנות, זה יהיה תפקיד חשוב בקידום קבלת ושילוב נכון של אלה מכונות ממוחשבות עם המשתמשים שלהם.

סוכנות יכול להימדד במספר דרכים. האמצעים הפשוטים ביותר להשתמש כאינטגרציה שאלונים או סולמות לבקש זאת במפורש למשתתפים מי או מה שהם מייחסים^26,17,27של האירוע. זה מסתמך על הפרט קיימת תפיסת ה”אני” ואחרת למשתתפים לשפוט הסקתית ייחוס עצמי (קרי, לשפוט במפורש אם באנגלית או ישות אחרת היה אחראי על פעולה או אירוע). משתמע אמצעים מספקים תובנה הרקע תהליכים קוגניטיביים המתרחשים במהלך פעולה מוטורית, חושית אירועים. תצוגה זו של סוכנות מנסה למדוד את אשר במפורש לא נתפס על ידי הפרט. בדרך כלל זו מושגת על-ידי המשתתפים לאפיין את ההבדל הנתפס העצמי – ו מבחוץ-שנוצר פעולות, למשל שיש המשתתפים מדווחים משך הזמן שהם נתפסים בין אירוע העצמי ואת מבחוץ-שנוצר ^{17 , 28}. במהלך ביצוע פעולות עצמי, סוכנות במרומז מתבטאת דחיסה תפיסתי בזמן בין מעשים בתוצאותיהן חושית, המכונה מחייב מכוון²⁸. כאשר אנשים לדווח על הזמן שהם נתפסים בין הפעולה ותוצאותיה, משך נתפסת קצר יותר מהזמן מקביל תחושה בנוי בצורה חזקה יותר של סוכנות^29,30. מעניין, זה הוכח כי אמצעים המפורשות והמשתמעות אולי לא מתואמים באופן ישיר כפי הם נמצאים ככל הנראה אפיון מנגנונים תפיסתיים שונים¹⁷ המיידעים יחד התחושה של הסוכנות. ככזה, יצירת הבנה מקיפה יותר של סוכנות היווצרות במהלך השימוש תותבת סביר ידרוש פרוטוקולים ניסיוני העסקת אמצעים וסמויים.

עבודה זו מתארת מסגרת מתודולוגי יכול לשמש כדי במפורש ולא במשתמע לאפיין את תחושת סוכנות שפותחה על השליטה אנגלית sensate ידיים תותבות וירטואלי או רובוטית. שתי שיטות למדידת סוכנות במהלך ביצוע משימה sensorimotor האוחז אובייקט מודגשים. שאלונים כאינטגרציה הוקמה מועסקים כדי לצלם את החוויה מפורשת של סוכנות, בעת הערכות מרווח זמן (מחייב מכוון) המועסקים למדוד במרומז את התחושה של הסוכנות.

הטווח של פרוטוקול זה היא להעריך את תחושת סוכנות בהקשר של אנגלית המספקת רלוונטי מבחינה פיזיולוגית המוטורי הפעיל ומשוב תנועתית. טכניקות אלה הן להכליל למערכות וירטואלי או פיזי תותבת מייל ימי. ישנם הגבלות מינימליות על האוכלוסיות יכול להתגייס כדי לבצע פרוטוקול זה. למשל, הניידות של הגפיים העליונות של המשתתף ניתן להשפיע באופן דו-צדדי (הם בטח האיבר צליל אחד), ואת חייבת להיות להם יכולת קוגניטיבית מבוססי-זמן לשפוט ורהוט תחושות מנוסים.

Protocol

פרוטוקול זה אושרה בעבר, מנחים את ועדת האתיקה האנושית מחקר של קליבלנד קליניק. 1. חומרה ותוכנה של אנגלית ליצור משוב ובקרה מייל ימי לכל משתתף בודדים כך כשהם מנסים לבצע תנועה, הם רואים או מרגישים תותבת וירטואלי להשלים את התנועה. ליצור ההכרתיות תנועתית של היד דרך מייל ימ?…

Representative Results

פרוטוקול הניסוי בוצע עם שלושה משתתפים קטועי איברים ההפעלה תותבת וירטואלי sensate דרך שלהם אנגלית8 (איור 1). הגדרת שימוש יד וירטואלית משתתף-לשליטה עוברים דרך פרופילים קנטית מתוכנת מראש באמצעות מנוע פיזיקה31MuJoCo HAPTIX. יד וירטואלית ה…

Discussion

כאן מוצגת מסגרת מתודולוגי לאפיין את החוויה של סוכנות נוצר תוך כדי הפעלה תותבות sensate ויה NMIs. בהקשר זה, הסוכנות היא רלוונטית במיוחד כפי היא מגשרת פעולה פיזית לתהליכים קוגניטיביים רקע המעצבות את התפיסה. דרך של המשתתף תותבת, אנגלית, יש לנו גישה ישירה אל מספר רב של אלמנטים מרכזיים כי ליצור ה…

Materials

LabVIEW 2015, Service Pack 1, Version 15.0.1f2 64-bit	National Instruments, Austin, TX, USA	Full or Pro Version	We wrote custom software in LabVIEW to coordinate virtual prosthesis control with kinesthetic feedback as well as to present experimental conditions and record data.
8-Slot, USB CompactDAQ Chassis	National Instruments, Austin, TX, USA	cDAQ-9178
±60 V, 800 kS/s, 12-Bit, 8-Channel C Series Voltage Input Module	National Instruments, Austin, TX, USA	NI-9221
100 kS/s/ch Simultaneous, ±10 V, 4-Channel C Series Voltage Output Module	National Instruments, Austin, TX, USA	NI-9263
Custom Wearable Kinesthetic Tactor	HDT Global, Solon, OH, USA	N/A	This item was custom made. Other methods of delivering kinesthetic feedback are acceptable as long as the participant feels the sensation of the hand moving in real-time with the movements of the virtual hand.
MuJoCo Physics Engine, HAPTIX Version	Roboti LLC, Redmond, WA, USA	mjhaptix150	Newer versions of MuJoCo should be acceptable as well. We used the MPL Gripper Model.
Myobock Electrodes, powered by Otto Bock EnergyPack in MyoBoy Battery Receptacle	Ottobock, Duderstadt, Germany	electrodes: 13E200=60 battery: 757B21 battery receptacle: 757Z191=2	Any setup that provides an amplified, filtered, and rectified EMG or neural control signal could be used.