新型可穿戴機器人外骨骼幫助音樂家實現超越視聽同步的默契配合

外骨骼通過觸覺傳遞動作，讓音樂家無需依賴視覺或聽覺即可自然同步，同時不失表現力。

意大利研究人員開發出一種可穿戴機器人系統，旨在幫助音樂家保持演奏同步。

該設備由羅馬生物醫學大學校園與比薩圣安娜高等研究學院的研究團隊共同研發，是一種可提供實時觸覺反饋的上肢外骨骼裝置。

通過讓使用者以物理方式感知同伴的動作，該系統能夠增強協調性與節奏感，為協作式音樂演奏與訓練提供了一種全新途徑。

研究團隊在論文摘要中表示："我們證明，通過雙向耦合可穿戴機器人實現的觸覺交流，在復雜且具有挑戰性的現實聯合行動——小提琴合奏表演中，其效果優于傳統的聽覺-視覺反饋。"

聯動運動控制

在許多協作任務中，人們必須與他人協調行動。音樂演奏便是一個典型例子，尤其是在多位音樂家共同演奏時。為了保持同步，他們依賴聲音和視覺提示等感官輸入。運動員、舞者以及需要精準時機與配合的團隊作業熟練工人也采用類似的協調方法。

為此，這款新型可穿戴機器人系統旨在改善音樂演奏等協作任務中的協調性。

該系統作為名為"CONBOTS"項目的一部分研發而成，引入了一種利用觸覺反饋的替代方案。它包含一對佩戴在兩位演奏者上肢的輕量級外骨骼。這些設備相互連接，使每位使用者都能通過觸覺實時感知對方的動作。

每個外骨骼追蹤一位音樂家的動作，并將相應的力信號傳遞給搭檔。這營造出一種身體相連的感覺，使演奏者能夠直觀地調整動作，而無需完全依賴視覺或聽覺。重要的是，該系統保留了音樂家的自然表現力。

研究團隊指出，這一創新凸顯了可穿戴機器人技術在增強人類協作方面的潛力，其應用不僅限于音樂領域，還可拓展至體育、舞蹈及團隊工作環境。

觸覺同步提升

研究人員對20對小提琴手進行了系統評估，其中包括10對業余組合和10對專業組合。

參與者在四種條件下進行演奏：僅有聽覺、聽覺加視覺、聽覺加外骨骼觸覺反饋，以及三種感官輸入全部結合。結果顯示，在二重奏表演中，通過機器人介導的觸覺反饋比視覺提示更能有效提升協調性。

在這些實驗中，外骨骼增強了音樂家之間的同步性，使動作更加協調。這一結果值得關注，因為小提琴手通常習慣于依賴視覺和聽覺提示，而系統的觸覺反饋對他們來說完全是陌生的。盡管如此，參與者在并未有意識解讀力反饋來源的情況下便從中獲益。

當聽覺、視覺和觸覺所有感官模式結合時，協調水平達到最高，證明了多感官整合在協作任務中的作用。研究還表明，外骨骼引入了一種新型交流方式，它物理直接、即時且大部分為內隱性的，同時不會干擾自然運動。

研究人員認為，該系統可應用于音樂之外的領域。潛在用途包括體育訓練、教育培訓和康復治療。例如，教師或治療師可以通過物理方式傳遞正確動作來引導學習者，同時感知其錯誤。該方法還可通過讓使用者遠程共享觸覺反饋來支持遠程交互。

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