仿外行随心而动 肢残人士重“掌”人生

能拿鸡蛋、拧瓶盖、系鞋带，还能比个“666”

仿外行随心而动 肢残人士重“掌”人生

“十三五”期间，我国通过施行精准康复办事动作等，累计为1252.5万残疾人供给辅助器具办事。在诸多高科技辅具中，通过收罗、处置人体肌电神经电信号，帮忙佩带者重获双手功用的智能仿外行，正为越来越多的肢残人士带去福音。

握笔、沾墨、下笔趁热打铁……12月8日，在浙江杭州人工智能小镇内，有着4年智能仿外行佩带履历的倪敏成向科技日报记者展现书法。他介绍，本身能够意图念精准控造仿外行的每根手指。那对机械臂已经成了他身体的一部门。

传统的功用性义肢需要通过物理按键或摇摆等体例，才能够实现简单的手势切换。近年来，脑机接口、人工智能等前沿手艺不竭开展，在残障人士辅助器具范畴得到普遍应用。

“十三五”期间，我国通过施行精准康复办事动作等，累计为1252.5万残疾人供给辅助器具办事，2020年残疾人根本辅助器具适配率超越80%。在诸多高科技辅具中，通过收罗、处置人体肌电神经电信号，帮忙佩带者重获双手功用的智能仿外行，正为越来越多的肢残人士带去福音。

用脑机接口手艺实现对仿外行的控造

一只完好的手拥有27块骨头，由34块肌肉牵引完成动做，被48条神经控造……多年来，国表里研究人员努力于研造出外形性能与人手一致的义肢。在上个世纪80年代，我国部门高校院所就起头动手相关工做，研造出了若干具有必然灵敏度的多指仿外行，并积极测验考试完美其功用。

自1924年，德国医生贝格尔在人类汗青上初次记录到人脑脑电波活动现象，脑机连系研究的纪元就已开启。1999年，人类初次尝试证明大脑皮层神经元群能够间接控造机械手臂，那一发现极大地促进了脑机接口手艺用于义肢研发。

人的动做企图由大脑发出，经由脊髓传递到外周神经，收配肌肉运动。那一过程中，肌肉内还陪伴可不雅测的肌电信号。以往，国外肌电仿外行产物次要靠感应手臂两侧屈肌和伸肌肌电信号，映射至机械臂完成动做，对大脑动作设法的呈现和施行仍然有限。

“无妨将大脑发出动做指令到肢体动做完成的过程理解为拨德律风，残肢则是被割断的德律风线，信号聚集在那，只是暂时无法输出。”哈佛大学脑科学中心博士、强脑科技有限公司开创人兼CEO韩璧丞认为，智能仿外行的变化之处在于应用脑机接口手艺，将“德律风线”割断处的神经信号更精细化处置后再传递进来。

据领会，脑机接口手艺可分为侵入式与非侵入式两大类。前者接纳在脑部植入电极的体例，后者则是在头皮上涂抹导电膏、佩带收罗设备获取脑电信号。二者各有好坏，但后者承受度相对较高。

“脑电信号强度为几十微伏，比肌电信号更弱，相当于一节5号电池电流强度的百万分之一，要捕捉它，堪比搜索50公里外的蚊子振翅声。”韩璧丞暗示，为了捕捉极其微弱的脑电信号，其团队通过改革电极质料，造成收罗脑电信号的传感器，实现脑电信号的大规模精准收罗，成立起了庞大的脑电及肌电神经电数据库。他们基于此研发出的BrainRobotics智能仿外行，可收罗残肢的肌电神经电信号，再颠末深度进修的神经收集算法复原大脑中的动做企图。

完美智能仿外行功用让它更似人手

悄悄拿起一颗鸡蛋，既不让鸡蛋出手，也不会用力过猛将其捏碎。那对常人来说，是毫不吃力的工作。但对仿外行而言，从心理信号收罗识别，到产物材量、构造，都需要颠末缜密设想才气实现那个功用。

此前，由德国奥托博克公司研发的“米开朗基罗之手”，每根手指上均安拆有传感电极，具有7种差别抓取才能。跟着手艺迭代和设想优化，目前国内在售的智能仿外行，已可实现20多种手势动做，具备10个活动关节，手腕处可集成位置、力量、姿势、加速度等传感器，从而模仿人手的感知才能。

“仿外行内置的肌电感应传感器与算法处置单位负责获取动做企图，详细实现有赖于灵敏的手指关节保障驱动自在度。”强脑科技有限公司的体验官古月介绍，本身佩带仿外行一年多，不只能完成拿鸡蛋、拧瓶盖、系鞋带等日常动做，还能完成跳绳、攀岩那类猛烈运动，比个“OK”“666”也不在话下。

记者领会到，现有贸易智能仿外行固然获得了很大的前进，但仍存在对情况情况感知不敷、小臂处构造生硬、生物感不强等问题。此外，智能仿外行的应用尚难脱节肌电信号控造，因而对高位截瘫和肌肉损伤患者力所不及。

为此，浙江大学宁波研究院夏庆华团队开发出外表笼盖有柔性多维感知传感器阵列的智能软体仿外行，用于感知外部压力、滑觉、温度、湿度，并据此调理仿外行的形态。在接触到构造较硬或较软的物体时，仿外行本身刚度也随之调整。

“基于团队搭建的脑电和肌电信号数据库，去年我们发布了以人机物联网为核心理念的BrainOS大脑智能操做系统。”韩璧丞介绍，通过该系统，将来或答应以让具备脑机接口的设备侦测到用户的脑电信号，并将其间接输送给智能末端，实现隔空对智能末端停止操做。

智能仿外行进一步普及还需持续优化

按照中国残疾人结合会数据显示，2010岁暮，我国残疾人总人数约8502万人，此中肢体残疾约2472万人。中国残疾人结合会相关负责人介绍，到2025年，我国残疾人根本辅助器具适配率估计将到达85%以上。

本年7月，国务院发布的《“十四五”残疾人保障和开展规划》提出，要加快康复辅助器具立异产物研发作产，加强优良康复辅助器具供应才能，鞭策康复辅助器具办事提量晋级；鼓舞施行公益性康复辅助器具适配项目。

“因为康复辅助器具价格较高的原因，残疾人群体购置力不强。那就要求企业一方面要持续改良工艺、降低消费成本，另一方面要积极参与公益，承担社会责任。”韩璧丞介绍，近几年，其公司通过与中国残疾人结合会及相关慈悲机构合做，以帮助方案等活动形式，为肢体残疾人士免费安拆了数百只智能仿外行。

除此之外，上海傲意信息科技有限公司、丹阳假肢厂有限公司等国内企业，近年来同样起头努力于智能仿外行的贸易化及公益普惠，持续几年在上海、广西桂林、云南昆明等城市为多位上肢缺损者供给智能仿外行的免费安拆及售后办事。

“智能仿外行具有较细密的构造，成本天然也高。近年来国内企业逐步兴起，突破了国外产物对该范畴的垄断，产物价格从数十万元降至十万元摆布。”业内专家暗示，将来仿外行在满足人手所需根本功用的同时，在价格低廉、易于维护方面，还需研发人员持续优化。（洪恒飞 本报记者 江 耘）

来源：科技日报