新しいウェアラブルにより、移動中でも簡単なジェスチャーで機械やロボットを制御可能

モーション デザイン インサイダー

ウェアラブル システムは布製の腕章に接着されました。 （画像：研究者ら）

カリフォルニア大学サンディエゴ校のエンジニアは、走っているとき、車に乗っているとき、または荒れた海の波に浮かんでいるときでも、日常的なジェスチャーを使用してマシンを制御できる次世代ウェアラブル システムを開発しました。

このシステムは、Nature Sensors の 2025 年 11 月 17 日号に記載されています。 は、伸縮性のあるエレクトロニクスと人工知能を組み合わせて、ウェアラブル テクノロジーにおける長年の課題、つまり実世界の環境におけるジェスチャー信号の信頼性の高い認識を克服します。

ジェスチャーセンサーを備えたウェアラブル技術は、ユーザーがじっと座っているときには問題なく動作するが、過剰な動作ノイズが発生すると信号が崩れ始めると、研究の共同筆頭著者であり、カリフォルニア大学サンディエゴ・ジェイコブス工学部の愛磯玉峰李家化学・ナノ工学科の博士研究員であるシャンジュン・チェン氏は説明した。これにより、日常生活での実用性が制限されます。 「私たちのシステムはこの制限を克服します」とチェン氏は言います。 「AI を統合してノイズの多いセンサー データをリアルタイムでクリーンアップすることにより、このテクノロジーにより、非常に動的な環境でも日常のジェスチャーでマシンを確実に制御できるようになります。」

この技術により、例えばリハビリ中の患者や運動能力に制限のある人が、細かい運動能力に頼ることなく、自然なジェスチャーを使ってロボット補助装置を制御できるようになる可能性がある。産業従事者や初期対応者は、動きの激しい環境や危険な環境でツールやロボットをハンズフリーで制御するためにこのテクノロジーを使用できる可能性があります。これにより、ダイバーや遠隔操作者が乱流条件下でも水中ロボットを指揮できるようになる可能性もある。消費者向けデバイスでは、このシステムにより、日常の設定においてジェスチャーベースのコントロールの信頼性が向上します。

この研究は、カリフォルニア大学サンディエゴ・ジェイコブス工学部の愛磯玉峰李家化学・ナノ工学科の教授である Sheng Xu 氏と Joseph Wang 氏の研究室の共同研究によるものです。

研究者の知る限り、これは広範囲の動作障害に対して確実に動作する初のウェアラブル ヒューマン マシン インターフェイスです。その結果、人々の実際の動き方と連動することができます。

このデバイスは、布製の腕章に貼り付けられる柔らかい電子パッチです。モーションセンサーと筋肉センサー、Bluetooth マイクロコントローラー、伸縮可能なバッテリーをコンパクトな多層システムに統合します。このシステムは、走ることや震えから海の波の動きに至るまで、実際のジェスチャーと状況の複合データセットからトレーニングされました。アームからの信号は、カスタマイズされたディープラーニング フレームワークによってキャプチャおよび処理され、干渉を取り除き、ジェスチャを解釈し、ロボット アームなどのマシンを制御するコマンドをリアルタイムで送信します。

システムは複数の動的条件でテストされました。被験者は、高周波振動にさらされ、さまざまな外乱が加わった状態で走行しながら、このデバイスを使用してロボットアームを制御しました。このデバイスは、カリフォルニア大学サンディエゴ校のスクリップス海洋研究所にあるスクリップス海洋大気研究シミュレータを使用して、実験室で生成された海の動きと実際の海の動きの両方を再現した、模擬海洋条件下でも検証されました。すべてのケースにおいて、システムは正確で低遅延のパフォーマンスを実現しました。

もともとこのプロジェクトは、軍のダイバーが水中ロボットを制御できるようにするというアイデアからインスピレーションを受けました。しかしチームはすぐに、動きによる干渉は水中環境に特有の問題だけではないことに気づきました。これはウェアラブル テクノロジーの分野全体に共通の課題であり、日常生活におけるそのようなシステムのパフォーマンスを長い間制限してきました。

「この研究は、ウェアラブルセンサーのノイズ耐性のための新しい方法を確立します」とChen氏は述べました。 「これは、伸縮可能でワイヤレスであるだけでなく、複雑な環境や個々のユーザーから学習できる次世代のウェアラブル システムへの道を開きます。」

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