国产机器人“神工一号”实现意念控制

本报天津6月14日电(记者张国 通讯员靳莹)一名瘫痪少年在脑控机械外骨骼的帮助下,为今年的巴西世界杯开球,这项神奇的技术其实离国人并不遥远。 

今天,天津大学和天津市人民医院发布了双方共同研制的人工神经康复机器人系统“神工一号”,这是全球首台适用于全肢体中风康复的“纯意念控制”人工神经机器人系统。与在世界杯上亮相的脑控机械外骨骼相比,“神工一号”能够真正实现大脑皮层与肌肉活动的同步耦合,做到身随意动、思行合一。

发布会现场,一位偏瘫病人通过这一系统能够“指挥”自己原本无法动作的肢体完成相应动作。项目主要负责人、天津大学精仪学院教授明东说,中风患者是因为中枢神经或者周边神经受损,大脑无法发出正确指令,或者指令无法传输到周边神经。这套系统不仅要正确、快速解码脑部信号,“重塑”中枢神经,还仿生构筑了一条完整的“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。它需要首先提取体验者的脑电数据,随后通过脑电的异步“脑-机接口”技术模拟中枢神经通路,解码体验者的运动意念信息,进而驱动多级神经肌肉电刺激技术模拟周边神经通路,刺激瘫痪肢体产生对应动作。

该系统包括无创脑电传感模块、想象动作特征检测模块、运动意图识别模块、指令编码接口模块、刺激信息调理模块、刺激电流输出模块6部分。体验者需要把装有电极的脑电探测器戴在头部,并在患病肢体的肌肉上安装电极。其中,“脑-机接口”可以无创读取脑电信息,不再需要把芯片植入到大脑或者脊髓中,就可以较为准确地读取人的意念。

据明东介绍,脑控机械外骨骼是利用被动机械牵引,非肌肉主动收缩激活。而“神工一号”则利用神经肌肉电刺激,模拟神经冲动的电刺激引起肌肉产生主动收缩,带动骨骼和关节产生自主动作,与人体自主运动原理一致。这一点对于病人来说意义重大,他们借助“神工一号”不仅能够完成相应动作,还能加快康复进程。天津市人民医院康复科主任、天津市康复医学研究所所长杜金刚表示,这在康复医学上是重大突破。

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