机械臂直接连接到部分瘫痪的人的大脑，使他可以自己吃饭

两只机械手臂——一只手拿叉子，另一只手拿刀——坐在一个坐着的人的侧面，他坐在桌子前面，盘子里放着一块蛋糕。电脑语音会宣布每一个动作:“将叉子移向食物”和“收刀”。由于部分瘫痪，这名男子在特定的提示下用左右拳头做一些微妙的动作，比如“选择切割位置”，这样机器就会切下一口大小的一片。现在:“把食物移到嘴里”，还有另一个微妙的动作，把叉子对准他的嘴。

在不到90秒的时间里，一个上半身活动能力非常有限的人，一个大约30年无法使用手指的人，刚刚用他的大脑和一些智能机器人手给自己吃了甜点。

由马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)和约翰霍普金斯医学院物理医学与康复系(PMR)的研究人员领导的一个研究小组在该杂志上发表了一篇论文Neurorobotics前沿用一个脑机接口(BMI)和一对模块化假肢。

BMI系统有时也被称为脑机接口，它提供了大脑和计算机之间的直接通信链接，计算机解码神经信号并“翻译”它们来执行各种外部功能，从在屏幕上移动光标到现在享受一口蛋糕。在这个特别的实验中，来自大脑的肌肉运动信号帮助控制机器人假肢。

一种新方法

这项研究建立在超过15年的神经科学、机器人和软件研究基础上，由APL与PMR部门合作领导，作为“革命假肢”项目的一部分，该项目最初由美国国防高级研究计划局(DARPA)赞助。这篇新论文概述了一种共享控制的创新模型，使人可以用最少的脑力输入来操纵一对机器人假肢。

APL研究和探索开发部的高级项目经理Francesco Tenore博士说:“这种共享控制方法旨在利用脑机接口和机器人系统的内在功能，创造一个‘两全的’环境，用户可以个性化智能假肢的行为。”该论文的资深作者Tenore专注于神经界面和应用神经科学研究。

他补充说:“虽然我们的结果是初步的，但我们很高兴能让能力有限的用户真正地控制日益智能化的辅助机器。”

帮助残疾人士

这篇论文的第一作者、APL研究与探索开发部智能系统分部的高级机器人专家大卫·汉德尔曼(David Handelman)博士表示，这篇论文展示的机器人领域最重要的进步之一是将机器人自主与有限的人类输入相结合，让机器完成大部分工作，同时使用户能够根据自己的喜好定制机器人的行为。

“为了让机器人为功能较弱的人执行类似人类的任务，它们将需要类似人类的灵活性。像人类一样灵巧，需要对复杂的机器人骨架进行复杂的控制。”“我们的目标是让用户能够轻松地控制特定任务中最重要的几件事。”

PMR部门的项目首席研究员Pablo Celnik博士说人机交互这个项目展示了可以开发的潜在能力，以帮助残疾人。”

关闭循环

虽然DARPA项目已于2020年8月正式结束，但APL和约翰·霍普金斯医学院的团队继续与其他机构的同事合作，以演示和探索该技术的潜力。

该系统的下一个迭代可能会整合之前的研究，发现提供感官刺激截肢者不仅能感知他们的幻肢，还能利用大脑的肌肉运动信号来控制假肢。该理论认为，直接传递到人大脑的感官反馈，可能会帮助他或她完成一些任务，而不需要当前实验中持续的视觉反馈。

Tenore说:“这项研究是这种哲学的一个很好的例子，我们知道我们有所有的工具来证明这种非残疾人认为理所当然的复杂的日常生活的双向活动。”“未来仍有许多挑战，包括提高任务执行的准确性和时间，以及不需要持续视觉反馈的闭环控制。”

切尔尼克补充说:“未来的研究将探索这些互动的边界，甚至超越日常生活的基本活动。”

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