NKU開發(fā)出3D打印仿生機(jī)械手，由腦機(jī)接口和意念實(shí)現(xiàn)靈活控制

2024年1月8日，南極熊獲悉，來自北肯塔基大學(xué)（NKU）的研究團(tuán)隊(duì)利用尖端3D打印和腦機(jī)接口（BCI）技術(shù)成功開發(fā)出意念控制假肢。該項(xiàng)目由Mahdi Yazdanpour助理教授和他的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)牽頭，旨在徹底改變手臂截肢者的生活。

NKU 團(tuán)隊(duì)的假肢因其非侵入性方法而脫穎而出，無需其他機(jī)械臂通常需要的外科手術(shù)或傳感器植入。他們不使用肌電圖（EMG）系統(tǒng)，而是利用腦電圖（EEG）系統(tǒng)，讓用戶只需通過思考特定的動(dòng)作即可控制仿生手臂。

NKU研究團(tuán)隊(duì)成員、機(jī)電一體化系工程技術(shù)專業(yè)的助理教授 Mahdi Yazdanpour 表示：“我們的解決方案是開發(fā)混合腦機(jī)接口和意念控制假肢。我們的方法是完全無創(chuàng)的，所以我們不需要任何醫(yī)療程序或任何手術(shù)?！?/div>

據(jù)報(bào)告稱，美國(guó)每年有 185,000 例新截肢者發(fā)生。目前商用的機(jī)械臂售價(jià)高達(dá)數(shù)萬美元。Yazdanpour 看到了更好解決方案的機(jī)會(huì)。他已經(jīng)為這個(gè)項(xiàng)目工作了近三年。Yazdanpour表示，許多機(jī)械臂需要植入傳感器才能使基于肌電圖（EMG）的系統(tǒng)運(yùn)行，而NKU 團(tuán)隊(duì)正在研究的腦電圖 (EEG) 系統(tǒng)可以讓佩戴者只需想一下握拳或張開手的動(dòng)作，就能讓仿生手臂按照意念進(jìn)行移動(dòng)。

Yazdanpour 說：“腦機(jī)接口意味著你可以在人腦和任何機(jī)器或設(shè)備、任何機(jī)電設(shè)備之間建立連接。這是一個(gè)非常前沿的研究課題?！?/div>

△用戶通過3D打印頭盔外殼上的傳感器錄入腦電波，以便計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手執(zhí)行任務(wù)。（圖片來源：Rae Hines）

數(shù)據(jù)科學(xué)助理教授陶陽陽也是該項(xiàng)目的一部分，他為團(tuán)隊(duì)帶來了人工智能和計(jì)算理念?，F(xiàn)在，他們的測(cè)試用戶通過佩戴連接到計(jì)算機(jī)的腦電圖帽，就可以捕獲并編碼大腦信號(hào)。一旦系統(tǒng)學(xué)習(xí)到這些信號(hào)，用戶就可以毫不費(fèi)力地實(shí)時(shí)控制假肢的運(yùn)動(dòng)。

值得注意的是，NKU團(tuán)隊(duì)設(shè)想的未來是意念控制假肢無縫融入日常生活，他們的目標(biāo)是將傳感器集成到帽子等日常用品中，通過WiFi無線捕獲腦電圖信號(hào)，從而無需物理連接。這一進(jìn)步可能會(huì)改變用戶與假肢互動(dòng)的方式。

△大腦控制假肢的特寫。圖片來源：Rae Hines

展望未來，NKU團(tuán)隊(duì)致力于擴(kuò)展其設(shè)計(jì)的功能。研究團(tuán)隊(duì)下一階段的工作涉及將壓力和熱傳感器集成在指尖上，為用戶提供觸覺反饋。這一發(fā)展有望創(chuàng)造更加身臨其境、反應(yīng)靈敏的假肢體驗(yàn)。

此外，NKU 團(tuán)隊(duì)已經(jīng)獲得了美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院 (NIH) 的資助來推動(dòng)他們的研究，他們將致力于完善和持續(xù)推進(jìn)新一代意念控制假肢的研發(fā)。該項(xiàng)目取得的進(jìn)展展示了腦機(jī)接口技術(shù)改變假肢領(lǐng)域的潛力。未來，肢體殘障者有望通過這項(xiàng)新技術(shù)體驗(yàn)到增強(qiáng)的活動(dòng)能力和控制能力。