在一些情况下，或者需要合作干活的时候，人们得让自己的动作跟别人合上拍。最明显的就是音乐表演，特别是好几个人一起演奏乐器的时候。
为了能同步合拍，乐手们一般会留意各种感觉信息，比如听声音、看对方动作。其他需要跟别人配合的人，比如运动员、舞者，还有团队里干活的熟练工，也是一样靠这些信息。
最近，罗马生物医学大学、比萨圣安娜高等学校等机构的研究人员搞出了一款新的可穿戴机器人系统，可帮助乐手同步演奏。这套系统在《科学机器人》上有篇文章介绍了它，说白了就是个能绑在胳膊上的外骨骼，提供触觉反馈，让佩戴的人能感觉到搭档的动作。
“这个研究来自欧洲的CONBOTS项目（全称是‘通过机器人连接’），这个项目就是想看看，怎么通过在人之间建立物理连接，让机器人在实际任务中帮人们更好地互动。”论文共同第一作者弗朗切斯科·迪·托马索告诉Tech Xplore。
“核心在于利用触觉（即触感与物理力）作为交换动作信息的通道。小提琴二重奏表演就是一个很生动的例子，展示了感官与运动的互动。音乐家们虽然受过严格训练，能通过听觉和视觉进行协调，但却无法依靠身体接触。”
一种利用触觉反馈的可穿戴机器人系统
Di Tommaso及其同事近期工作的主要目标是探索机器人触觉反馈能否提升双人协作任务中的协调能力。为此，他们开发了两个外骨骼，并在成对合作表演的小提琴家身上进行了测试。
Di Tommaso解释说：“我们开发了一套可穿戴机器人装置，也就是外骨骼，连接两位小提琴家的动作。每个装置测量一位音乐家的运动，并根据他们动作的差异向另一位施加相应的推力。这样，音乐家可以实时‘感受’彼此的动作，好像他们身体连接在一起，同时保留了自然的演奏表现力。”
研究人员介绍的新机器人系统的最大优点是，它能够迅速提供直观的信号，帮助演奏者更好地协调。通常，音乐家主要通过观察其他音乐家的动作来调整自己的动作，这需要他们有意识地集中注意力。研究团队表明，触觉反馈对于协调更加有效，因为身体可以直接处理这些信号，几乎不需要有意识的努力。
“我们让20组音乐家（10组业余的、10组专业的）在不同感官反馈条件下演奏，以此来测试我们的方法：仅听觉、听觉与视觉、听觉与触觉（使用我们的外骨骼），以及三者结合，”迪·托马索说。“有意思的是，我们发现，在小提琴二重奏表演中，外骨骼的触觉反馈比视觉更能提升协调性。”
不同情境下如何提升两人之间的协调
在团队涉及小提琴家双人组合的实验中，外骨骼带来了更协调的动作，从而提高了节奏同步。这有点让人意外，因为小提琴家通常不依赖触觉反馈来进行协调，而团队的这一系统对他们来说完全是新的。
“小提琴家训练有素，依赖视觉提示，然而我们发现，一种完全陌生的反馈对他们有帮助——这种反馈带来的力，他们根本不知道从哪来的，”迪·托马索说。
“有趣的是，多种感官同时用产生了最高水平的协调性，说明多感官协同很重要。我们的研究表明，外骨骼可以引入一种新的人类交流渠道，这种交流是直接的、即时的，而且大多是下意识的，并且不会干扰自然动作，即使在高度熟练的任务中也是如此。”
未来，该团队新开发的系统还能在更多音乐家实验中测试，并用于其他方面。例如，它也可能对运动训练、教育和康复有所帮助。
"例如，教师和学生，或物理治疗师和患者，可以通过这些外骨骼把身体连在一起，这样就能通过触摸直接告诉对方该怎么纠正动作，"迪·托马索解释道。
"这可以让学习更直观，因为新手能感觉到正确动作，老手也能直接察觉错误。从长远来看，这一概念甚至可以实现远程身体互动，让人们跨越距离一起合作或训练，同时还能共享触觉。"
了解更多： Aleksandra Michałko 等人，机器人提供的触觉反馈比视觉更管用——这是对小提琴二重奏协调的研究发现，科学机器人学（2026）。DOI: 10.1126/scirobotics.aeb1901.
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本文最初发布于 Tech Xplore。
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