国产机器人“神工一号”实现意念控制(组图)

技术人员正在指点因中风偏瘫的董姓病人利用“神工一号”。

项目重要负责人、天津大学精仪学院传授明东正在先容相干状况。新华社发(李想摄）

巴西世界杯开幕式上，得了截瘫的巴西青年人诺平托正在脑控机器外骨骼手艺的作用下，为世界杯开球。相似“神奇”一幕正在我国天津再次上演。

14日，正在天津大学和天津市人民医院配合举行的“纯意念操纵”人工神经病愈机器人体系公布会上，因中风招致偏瘫的董阿姨经由过程“想”，就可以“批示”没法行动的肢体“听话”地完成相应行动。这是环球首台“纯意念操纵”人工神经机器人。

具有23项国度发明专利

天津大学神经工程研讨团队和天津市人民医院团结研制的这项最新研讨成果将会让更多的中风、瘫痪人士从头自力生活。

这一用时10年的手艺，是国度“863方案”“十二五”国度高新科技支撑方案和国度优秀青年科学基金重点支撑项目，正在复合设想举措信息剖析取处 理、异步脑—机接口锻炼取辨认、皮层—肌肉流动同步耦合优化、中风后烦闷脑电非线性特征提取取筛查等环节手艺上取得了重大突破，现阶段已具有包孕23项受权 国度发明专利、1项软件著作权正在内的自主知识产权集群，是适用于齐肢体中风病愈的“纯意念操纵”人工神经机器人体系。

中风偏瘫或截瘫的病人是因为中枢神经（例如脑部）或周边神经（例如四肢）受损，神经通路受阻，大脑没法收回精确指令，或指令没法传输到周边神经，进而没法“批示”肢体肌肉收缩，没法一般行为。

“我们的事情便是要精确、快速解码脑部旌旗灯号，‘重塑’中枢神经，再仿生构筑了一条完备的‘人工神经通路’，把人体受损的中枢神经和周边神经连通起来。”项目次要负责人、天津大学精仪学院传授明东说。他说，我们为机器人体系起名为“神工一号”，取义“神施鬼设”。

不再需要把芯片植入大脑

该体系包含无创脑电传感模块、设想举动特性检验模块、活动企图辨认模块、指令编码接口模块、刺激信息疗养模块、刺激电流输出模块6局部。取正在 世界杯上亮相的脑控机器外骨骼相比，“神工一号”更可以体现出“纯意念”。体验者把装有电极的脑电探测器戴正在头顶部，并正在得病肢体的肌肉上安装电极，借助 “神工一号”的衔接，就可以用“意念”来“操纵”自身原本没法举动的肢体。

明东说，“意念控造”，实在能够当作外部设备读懂大脑神经旌旗灯号而且实行的历程。它须要首先提取体验者的脑电数据，构建出带有个别特点的意念控 造指令的“密码本”。随后经过脑电的异步“脑—机接口”技能摹拟中枢神经通路、解码体验者的活动意念信息，进而驱动多级神经肌肉电刺激技能摹拟周边神经通 路、进而刺激瘫痪肢体发生对应举措。

明东引见，脑—机接口的作用是能够无创读取脑电信息，不再需要把芯片植入到大脑或脊髓中，就能够较为正确地读取人的“意念”。体验者的“想 象”并不是只是纯真的操纵下令，反而是一种脑区激活体式格局，设想即为待实行的事实肢体行动，真正实现大脑皮层取肌肉流动的同步耦合，保证身随意动、思行合一。

病人的病愈由被动变成主动

据明东先容，脑控机器外骨骼是哄骗被动机器牵引，非肌肉主动收缩激活。而“神工一号”则哄骗神经肌肉电刺激，模仿神经激动的电刺激导致肌肉产 生主动收缩，动员骨骼和枢纽发生自立行动，取人体自立运动道理同等。这一点关于病人来讲意义庞大，他们借助“神工一号”不但可以完成相应行动，还能放慢康 复历程。天津市人民医院病愈科主任、天津市病愈医学研究所所长杜金刚示意，这在病愈医学上是庞大突破。 “神工一号”不但像脑控机器外骨骼可以起到“替换”作用，更有“修复”作用，取传统的病愈手腕相比，“神工一号”使病人的病愈由被动变成主动。杜金刚说， 仅体验过三次“神工一号”的董阿姨，足、腿和大拇指已可以自立行动了。

载人航天方案中大有用武之地

不只仅限于活动病愈，“神工一号”还可在线开展中风后烦闷等联系关系疾病的病理检验取筛查。“神工一号”经过实时收集、处置和剖析病人的静息态脑电，对中风后烦闷的辨认精度靠近90%。

“未来的‘神工二号’、‘神工三号’体积会更小，便携可穿着。它能够辅佐病人完成更多复合精密的肢体行动，推行至包罗脊髓损伤正在内的更多患 者，乃至实现重症瘫痪的意念交换。它对大脑状况的探测取剖析、肌骨活动康健的保持和锻炼等一系列手艺新思路将应用于一些特殊人群，好比恒久正在轨的航天员， 正在我国载人航天规划中大有用武之地。”明东默示。

用意念掌握机器人

只要内心想一下，就能让机器人步履—看到这里，人们可能会联想到科幻电影。如今，日本家产手艺综合研究所（AIST）取法国国家科学研究院（CNRS）曾经试制出了这类梦幻般的“机器人”。

人佩带安装了电极的头盔，双目紧盯屏幕上显现的蓝色瓶子。立地，1米开外的人形机器人便小心肠调解程序，向蓝色瓶子一点点接近。正在伸手捉住瓶子后，拿到手里，然后走开。

显示器上分列着红、蓝、黄3个色彩的瓶子，以必定隔断闪灼。每种色彩的瓶子闪灼的节拍不尽相同，因此正在脑波上还会表现出差别。 若是人盯住特定瓶子，头盔就会由检测到的脑波中，读取认识会合的瓶子的影象。正在接收到这一些信息后，机械人便会去拿瓶子。 往后，除拿瓶子以外，两家研究机构还会继续进行改善，使机械人可以完成更庞杂的行动。CNRS-AIST机械人协作研究机构主任吉田英一博士说：“机械 人可以作用老人、残疾人完成替换高处的灯胆等行动。”