Neem even de tijd om je voor te stellen wat voor buitensporige geluiden de beroemde psychedelische rockgitarist Jimi Hendrix tot stand had kunnen brengen als hij een extra cijfer had om mee te werken. Bedenk op dezelfde manier hoeveel sneller historische schilders als Frida Kahlo of Vincent van Gogh hun levenswerk hadden kunnen samenstellen als ze simpelweg hun olieverf en penseel in dezelfde hand hadden gehouden. Elk van deze kunstenaars werd beperkt door de beperkingen van hun biologische anatomie, maar dat hoeft niet noodzakelijkerwijs het geval te zijn voor toekomstige makers dankzij een nieuw, 3D-geprint draagbaar robotapparaat, toepasselijk genaamd ‘Third Thumb’. De duim, die deel uitmaakt van een groeiend technologiegebied dat ‘wearable motor augmentation’ wordt genoemd, is ontworpen om de biologische capaciteiten van gebruikers te verbeteren met als doel betaalbaarheid en gelijke toegang te garanderen.
Hoe werkt de derde duim?
Third Thumb, gemaakt door Dani Clode, ontwerper van extensies en protheses van Cambridge University, is een 3D-geprinte robotduim die wordt bestuurd door de tenen van de gebruiker. Eenmaal uitgerust via de polsband, zit het robotcijfer aan de kant van de handpalm tegenover de biologische duim van de drager en lijkt het op een zesde, langwerpige vinger. Gebruikers bedienen met hun duim door op een paar sensoren onder elke teen te drukken. Druk van de rechterteen beweegt de derde teen heen en weer, terwijl druk van de linkerteen deze op en neer beweegt. De bedieningselementen zijn draadloos en proportioneel, dus een snellere vingerbeweging resulteert in een even snelle duimbeweging. Door de druk op de tenen te verminderen, keert de grote teen terug naar zijn oorspronkelijke positie.
Onderzoekers geloven dat deze mechanische duim mensen die een ledemaat hebben verloren binnenkort kan helpen hun mobiliteit en functionaliteit terug te krijgen. Maar de mogelijke toepassingen van Third Thumb beperken zich niet tot het helpen van gebruikers met verloren vingers. Uiteindelijk denken de onderzoekers dat het het biologische functioneren in grote lijnen zou kunnen verbeteren, zodat gebruikers taken kunnen uitvoeren die normaal gesproken moeilijk of onmogelijk zijn om uit te voeren met duim en vier vingers. Onderzoekers die draagbare gemotoriseerde automatisering onderzoeken, waaronder exoskeletpakken in sci-fi-stijl en complexe mechanische ledematen, geloven dat deze hulpmiddelen uiteindelijk zowel de productiviteit als de veiligheid kunnen verhogen.
Hoewel het oorspronkelijke ontwerp voor The Third Thumb dateert uit 2017, publiceerden onderzoekers van de Universiteit van Cambridge deze week de resultaten van hun eerste grote ronde van menselijke tests met het apparaat als onderdeel van een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap Robotica. De onderzoekers namen grote en kleine versies van het apparaat mee naar de Royal Society Summer Science Exhibition van 2022, waar ze het gedurende vijf dagen op 596 mensen testten. Deelnemers aan het experiment varieerden in leeftijd van 3 tot 96 jaar en waren eveneens divers wat betreft geslacht, etniciteit en handigheid. Gewapend met groepen bereidwillige vrijwilligers gingen de onderzoekers op zoek naar de vraag of deze brede groep mensen de duim gemakkelijk kon begrijpen en effectief gebruiken.
De overgrote meerderheid van de testers vindt Third Thumb gemakkelijk te gebruiken
Tijdens de tests benadrukte het onderzoek het belang van het leren van ouders om het apparaat snel en intuïtief te gebruiken. Lucy Dowdall, een van de co-auteurs van het artikel, zei dat draagbare apparaten zoals The Third Thumb en nog intensievere hersencomputerinterfaces zoals die momenteel worden ontwikkeld door Neuralink van Elon Musk van cruciaal belang zullen moeten zijn om “naadloos te integreren” met de motorische en cognitieve vaardigheden van de gebruiker. functies. als ze ooit grip willen krijgen.
“We waren erg geïnteresseerd in dit onderzoek om te zien hoe goed mensen zijn in het oppikken van die initiële motorische vaardigheden,” zei Dowdall. “Dus tijdens de eerste paar gebruiksmomenten kan ik de Derde Duim echt gebruiken.”
De resultaten van het experiment waren bemoedigend. Bijna alle (98%) deelnemers waren in staat om binnen de eerste minuut na het dragen met succes de Derde Duim uit te rusten en voorwerpen te manipuleren. Maar simpelweg objecten verplaatsen en het vakkundig doen zijn totaal verschillende verhalen. Om dit laatste te testen, lieten de onderzoekers proefpersonen twee afzonderlijke tests ondergaan. Eerst vroegen de onderzoekers de deelnemers om met hun nieuwe cijfer pinnen van een bord te pakken en deze binnen 60 seconden in een mand te plaatsen. Ruim de helft (333) voltooide de taak. Vervolgens werd de testers gevraagd om hun duim samen met hun andere vingers te gebruiken om te proberen verschillende schuimvoorwerpen te pakken waarvoor verschillende niveaus van behendigheid nodig waren om ze vast te houden en op dezelfde manier in een mand te plaatsen. Dit keer voltooiden 246 deelnemers de test.
“We waren verrast hoe goed ze het allemaal deden, vooral in de tentoonstellingsomgeving, maar ook door de grote verscheidenheid aan leeftijden die we hebben”, voegde Dowdall eraan toe. “Iedereen zou het werk goed kunnen doen.”
Onderzoekers willen toegankelijkheid vroeg in het ontwerpproces introduceren
De onderzoekers merken op dat ze niet alleen worden aangemoedigd door het grote aantal deelnemers dat de duim kan gebruiken, maar ook door hun grote demografische diversiteit. Gebruikers van alle leeftijden konden hun duim tot op zekere hoogte snel en succesvol gebruiken. Op dezelfde manier zeggen de onderzoekers dat ze geen merkbaar verschil in algehele prestaties tussen de geslachten of tussen links- en rechtshandigen hebben gemeten. Dat gebruiksgemak over biologische verschillen heen is van cruciaal belang, zo merken de onderzoekers op, om te voorkomen dat een groep of subgroep onevenredig profiteert van de technologie en een oneerlijk voordeel verkrijgt. Hoewel die bezorgdheid misschien voorbarig lijkt voor de nog relatief ontluikende biotechnologie van ledematen, proberen de onderzoekers ethische kwesties en billijkheidsoverwegingen van de grond af aan te integreren.
“Gezien de diversiteit van lichamen is het van cruciaal belang dat de ontwerpfase van draagbare technologie zo inclusief mogelijk is”, aldus Clode in een verklaring. “Het is net zo belangrijk dat deze apparaten toegankelijk en functioneel zijn voor een breed scala aan gebruikers.”
Recente nieuwe technologieën staan vol met contrasterende voorbeelden waarbij dezelfde overwegingen niet goed zijn benadrukt. Van augmented reality en geautomatiseerde spraakherkenningssystemen die moeite hebben om goed te functioneren voor mensen van kleur, tot autoveiligheidsnormen die prioriteit hebben voor ‘gemiddelde’ mannelijke lichamen: de technologie staat vol met voorbeelden van ogenschijnlijk goedaardig ontwerp dat tot potentieel ongelijke effecten leidt voor bepaalde groepen in de wereld. wereld. lijn. De onderzoekers willen proberen te voorkomen dat deze resultaten met The Third Thumb worden herhaald.
“Deze technologieën bieden opwindende nieuwe mogelijkheden die de samenleving ten goede kunnen komen, maar het is van cruciaal belang dat we overwegen hoe ze alle mensen in gelijke mate kunnen helpen, met name gemarginaliseerde gemeenschappen die vaak worden uitgesloten van onderzoek en innovatie”, zegt professor Tamar Makin van de Universiteit van Cambridge. stelling. “Om ervoor te zorgen dat iedereen de kans heeft om deel te nemen en te profiteren van deze opwindende vooruitgang, moeten we inclusiviteit expliciet integreren en meten in de vroegst mogelijke fasen van het onderzoeks- en ontwikkelingsproces.”
Hoewel de onderwerpen op de Royal Society Summer Science Exhibition zich grotendeels beperkten tot bewegende blokken en schuim, hebben onderzoekers al een glimp gegeven van het meer praktische potentieel van de Derde Duim. In video’s en foto’s die de tests demonstreren, hebben gebruikers aangetoond dat de duim sterk genoeg is om fruit te knijpen, maar precies genoeg om met de andere vinger in het touwtje te knijpen. Elders zie je onderzoekers het ene ei kraken, terwijl het andere veilig op een duim nestelt. Op een andere foto is te zien hoe de schilder met zijn duim een kopje inkt vasthoudt terwijl hij dezelfde hand in een grijpbeweging gebruikt om het penseel te manipuleren. En ja, de duim kan blijkbaar ook gebruikt worden om akkoorden op de gitaar door te snijden.
Clode, de maker van Third Thumb, gaf toe dat het leren gebruiken van het apparaat “behoorlijk vreemd” kan aanvoelen voor mensen die hun leven met tien cijfers en twee duimen hebben geleefd. Uit het laatste onderzoek blijkt echter dat schijn bedriegt.
“Wat echt spannend is aan Thumb is dat het vanaf het begin behoorlijk complex lijkt, maar dat is het in werkelijkheid niet,” zei Clode. “Mensen kunnen er binnen een minuut snel en gemakkelijk gebruik van maken. Het vergt geen jaren van training of zelfs maanden of zelfs dagen.”