Egzoszkielet poprawia koordynację gry duetu skrzypków. A to dopiero początek
Kiedy dwoje skrzypków gra razem, porozumiewają się za pomocą sygnałów dźwiękowych i optycznych. Słyszą się, obserwują ruchy smyczka, kiwają głowami, by zaznaczyć tempo. To wypracowana przez wieki tradycja muzycznej komunikacji. Naukowcy z kilku europejskich uczelni postanowili sprawdzić, czy dotyk przekazywany przez roboty może okazać się skuteczniejszy. Naszym celem było wykorzystanie komunikacji haptycznej, zmysłu dotyku i sił fizycznych, jako kanałów wymiany informacji o ruchu. Duety skrzypków to wspaniałe przykłady interakcji sensomotorycznej, gdyż muzycy są świetnie wyćwiczeni w koordynowaniu narządu słuchu i wzroku, ale nie mogą polegać na kontakcie fizycznym, wyjaśnia Francesco Di Tommaso z Università Campus Bio-Medico di Roma.
Zespół kierowany przez Di Tommaso oraz Aleksandrę Michałko z Uniwersytetu w Gandawie, we współpracy z inżynierami z włoskiej Scuola Superiore Sant'Anna i Università Campus Bio-Medico di Roma, opracował parę egzoszkieletów zakładanych na kończyny górne. Każde urządzenie obejmuje ramię i łokieć muzyka, posiada dwa stopnie swobody i potrafi niemal podążać za naturalnymi ruchami skrzypka — nie krępując ich, lecz jedynie śledząc. Gdy dwoje muzyków zakłada egzoszkielety, roboty zaczynają się ze sobą komunikować: mierzą różnicę kątową ruchów partnerów w stawie ramiennym i łokciowym, a następnie przekazują każdemu z nich delikatne siły dotykowe proporcjonalne do tej różnicy. Im bardziej ruchy skrzypków się rozmijają, tym silniejszy sygnał haptyczny odczuwa każdy z nich.
Badacze przetestowali system z udziałem 20 par skrzypków — dziesięciu duetów amatorskich i dziesięciu profesjonalnych. Każda para wykonywała ten sam utwór w czterech różnych warunkach: słysząc się nawzajem, słysząc się i widząc, słysząc się z włączonym sprzężeniem haptycznym przez egzoszkielet oraz korzystając jednocześnie ze wszystkich trzech kanałów - słuchu, wzroku i dotyku.
Muzycy nie byli zaznajomieni ani ze sprzętem, ani z haptycznym sprzężeniem zwrotnym. Co więcej, nie wiedzieli nawet, że są ze sobą połączeni. Mimo to sygnał haptyczny wyraźnie poprawił koordynację czasoprzestrzenną i synchronizację w porównaniu z wieloletnim przećwiczonym przez duety sprzężeniem słuchowo-wzrokowym. Najlepsze wyniki osiągnięto, gdy działały wszystkie trzy kanały koordynacji między muzykami.
Innymi słowy dotyk przekazywany przez maszynę okazał się bardziej skuteczny niż wzrok, na którym skrzypkowie polegają przez całe zawodowe życie. Co więcej, efekt był szczególnie wyraźny u profesjonalistów, to właśnie oni, przyzwyczajeni do precyzyjnego sterowania ciałem, najlepiej potrafili nieświadomie zintegrować nowy kanał zmysłowy.
Dlaczego tak się dzieje? Odpowiedź kryje się w naturze komunikacji haptycznej. Wzrok i słuch to kanały jawne — muzyk musi aktywnie interpretować sygnał, porównywać go z własnym działaniem i świadomie reagować. Dotyk działa inaczej, jest bezpośredni i nieświadomy. Haptyczne sprzężenie zwrotne zapewnia bezpośredni, niejawny kanał komunikacji sensoryczno-motorycznej. Kiedy ramię jednego skrzypka przyspiesza lub zmienia kąt, partner odczuwa to natychmiast jako subtelny opór — i koryguje ruch odruchowo, zanim zdąży go przetworzyć świadomie. To rodzaj fizycznego dialogu, który omija powolne ścieżki poznawcze.
Badania prowadzono w ramach europejskiego projektu CONBOTS. Wyniki sugerują zastosowania daleko wykraczające poza muzykę — w treningu ruchowym, rehabilitacji i współpracy człowieka z robotem, choć konieczne są dalsze testy poza kontrolowanymi warunkami laboratoryjnymi.
Łatwo możemy wyobrazić sobie fizjoterapeutę, który przez egzoszkielet prowadzi dłoń pacjenta po udarze, przekazując jej właściwy wzorzec ruchu bezpośrednio przez ciało. Albo parę chirurgów wykonujących wspólnie skomplikowany zabieg, zsynchronizowanych przez robota. Skrzypkowie w tym eksperymencie byli tylko punktem wyjścia — ich precyzja ruchowa i mierzalna koordynacja sprawiły, że stanowili idealny model badawczy dla znacznie szerszego pytania: jak maszyny mogą poprawić nasze zdolności do współpracy wymagającej precyzyjnej koordynacji ruchów.
Eksperyment został opisany na łamach Science Robotics.
Komentarze (0)