Astronotun yerçekimi değişikliklerine uyumunu test etmek için tasarlanmış artırılmış gerçeklik değerlendirmesi

Astronotlar, bir uzay aracının mikro yerçekiminden Ay veya Mars’ın yerçekimi açısından zengin ortamına geçerken algısal ve motor işlevlerde eksiklikler yaşarlar. Başın konumunu ve hareketini algılayan iç kulaktaki vestibüler sistemin, yeni yerçekimi ipuçlarını yeniden yorumlayacak şekilde ayarlanması gerekir.

Colorado Boulder Üniversitesi Biyoastronotik Laboratuvarı ve NASA’nın Johnson Uzay Merkezi’ndeki Nörobilim Laboratuvarı’ndan araştırmacıların da dahil olduğu Michigan Üniversitesi liderliğindeki bir ekip, astronotlarda gözlemlenenlere benzer sensörimotor bozuklukları tespit etmek için artırılmış gerçeklikte (AR) uygulanan çok yönlü bir dokunma görevi geliştirdi. uzay uçuşu.

Sonuçlar, şu tarihte yayınlandı: Havacılık ve Uzay Tıbbı ve İnsan Performansıastronotların araçları kontrol etmek veya diğer karmaşık sistemleri çalıştırmak gibi tam koordinasyon gerektiren görevleri ne zaman yerine getirebileceklerini belirleyerek görev operasyon kararlarını destekleyebilir.

Duyu-motor bozukluğunu değerlendirmek için saha testleri daha önce Uluslararası Uzay İstasyonu mürettebat üyelerinin Dünya’ya dönüşü üzerine gerçekleştirilmişti. Mürettebatın çoğu, inişten sonraki iki ila dört gün içinde vestibüler koordinasyon testlerini gerçekleştirme yeteneğini tamamen kazandı. Ancak mürettebat üyeleri, iyileşmeleri sırasında güç, kondisyon ve rehabilitasyon uzmanlarından yoğun tedavi gördü.

Astronotlar, Dünya dışındaki yerlere yerçekimi geçişleri yaparken, uzay araçlarının sınırlı alanı içinde uzmanların yardımı olmadan iyileşmeyi test edecek bir yönteme ihtiyaç duyacaklar.

Makalenin ortak yazarı Leia Stirling, “Uzay gerçekten de uzmanlar olmadan karar vermemiz gereken bir tele-sağlık türüdür. Bu karar almayı destekleyen araçlar gelecekteki uzay görevlerini daha verimli hale getirebilir ve risklerin azaltılmasına yardımcı olabilir” dedi. Michigan Üniversitesi’nde endüstri ve işletme mühendisliği ile robotik alanında doçent.

Araştırma ekibi, hafif ve yer tasarrufu sağlayan bir çözüm olarak AR gözlüklerle görüntülenen bir el-göz koordinasyonu görevi geliştirdi. Bu format, el ve göz takibini mümkün kılarken kullanıcıların fiziksel çevrelerini bilgisayar tarafından oluşturulan algısal bilgilerle birlikte görüntülemelerine olanak tanır.

AR, işlevsel görevleri görev gereksinimlerini veya bireysel mürettebat ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde uyarlayarak özel değerlendirmelerin geliştirilmesini kolaylaştırır. Gömülü sensörlerden yararlanan bu AR tabanlı değerlendirmeler, astronotların el-göz koordinasyonunu, kafa kinematiğini ve göreve özel performans ölçümlerini takip edip analiz ederek onların sensörimotor yetenekleri hakkında değerli bilgiler sunar.

Makalenin ortak yazarı ve Michigan Üniversitesi’nden doktora mezunu Hannah Weiss, “AR tabanlı değerlendirmelerden elde edilen veriler, hedeflenen geri bildirimi ve kişiselleştirilmiş rehabilitasyon programlarının veya karşı önlemlerin oluşturulmasını mümkün kılıyor” dedi.

El-göz koordinasyonu görevi, yerleşik bir insan-bilgisayar etkileşimi standardından uyarlanmış, kullanıcının fiziksel alanına holografik olarak yansıtılan ve eşit uzaklıkta dairesel bir dizi halinde düzenlenmiş 16 hedefi içerir. Amaç, önceden belirlenmiş bir sırayla hedeflere mümkün olduğunca hızlı ve doğru bir şekilde dokunmaktır.

Vestibüler bozulmanın bu görev üzerindeki etkisini test etmek için araştırmacılar, çalışma katılımcılarının kulağın hemen arkasındaki mastoid çıkıntılarına, hareket hissini bozmak için elektriksel uyarı uyguladılar. Katılımcıların sallanma hareketine dayanarak ortaya çıkan vestibüler bozukluk, astronotların uçuştan bir ila dört saat sonra deneyimleyeceği vestibüler oryantasyon bozukluğunu simüle etti.

Vestibüler stimülasyondan sonra hedeflere vurmanın hem hızı hem de doğruluğu azaldı, bu da bu tür bir bozukluğun mürettebatın statik ayakta duruş sırasında bilinen hedef konumlarını elde etme yeteneğini engelleyebileceğini gösteriyor. Kafanın doğrusal ivmeleri de arttı; bu da dengeyi koruma çabalarının performanslarını etkilediğini gösteriyor.

Gelecekteki araştırma çabaları, bir astronotun yerel yerçekimine uyumunun daha net bir resmini sağlamak için bu el-göz koordinasyonu değerlendirmesini tamamlamak üzere denge ve hareketlilik görevlerini araştıracaktır. Dağıtımdan önce, kararlara rehberlik etmek için hazırlık eşiklerinin belirlenmesi de gerekli olacaktır. Artık NASA Johnson Uzay Merkezi’nde İnsan Faktörleri Araştırma Mühendisi olarak görev yapan Weiss, bu çalışmayı astronot testlerini destekleyecek şekilde genişletiyor.

Sitrling, “Bu görevi, Aurelia Aerospace’de öğrencilerin parabolik uçuş kullanarak simüle edilmiş mikro yerçekiminde çalışmalar yapmalarını sağlayan bir program aracılığıyla mikro yerçekiminde test edeceğiz” dedi.

Makalenin ilk yazarı ve doktora öğrencisi Aaron Allred, “Sensorimotor zorluklar mürettebat üyeleri için büyük riskler oluşturuyor ve biz de astronotları uzay uçuşu öncesinde bu bozulmuş durumlarda çalışacak şekilde eğitmek ve sonuçlarını iyileştirmek için elektriksel vestibüler stimülasyonu kullanmaya çalışıyoruz” dedi. Colorado Boulder Üniversitesi’nde Biyoastronotik Bölümü.

Allred, “Burada, Dünya’da, geliştirmekte olduğumuz değerlendirmeler ve bozulma paradigmaları, örneğin yaşla birlikte vestibüler kayıp yaşayanlar için tele-sağlık hasta bakımına bilgi sağlayabilir” diye ekledi.