近日，在第三屆全球輔助技術(shù)奧運會上，中國科技團(tuán)隊攜人機(jī)共融型生機(jī)電一體化假肢手奪冠，這也是中國科研團(tuán)隊在這項全球頂級的科技助殘賽事中首次奪冠。11月5日，揚(yáng)子晚報/紫牛新聞記者采訪獲悉，這只“智能手”的關(guān)鍵技術(shù)正來自東南大學(xué)機(jī)器人傳感與控制技術(shù)研究所宋愛國教授團(tuán)隊。
安燈泡、拉拉鏈……8分鐘闖10關(guān)
“盲盒任務(wù)”只有中國隊完成了
“全球輔助技術(shù)奧運會”又稱“半機(jī)械仿生奧運會”，此前，中國科研團(tuán)隊在上肢假肢組創(chuàng)造的最好成績是2023年度挑戰(zhàn)賽冠軍和2024年度挑戰(zhàn)賽季軍。
用“智能手”安燈泡、提重物、拉拉鏈……“上肢義肢”組是大賽中競爭最激烈的組別之一，分預(yù)賽、決賽兩輪展開角逐。每輪比賽中，參賽選手要在8分鐘內(nèi)過10關(guān)，以任務(wù)完成數(shù)量和完成時間決定成績。中科院蘇州醫(yī)工所博士后胡旭暉在本次大賽擔(dān)任中國隊領(lǐng)隊，他告訴記者：“有一個關(guān)卡是‘盲盒任務(wù)’，就是從一個不透明和盒子中抓取指定性狀和材質(zhì)的物體。這個任務(wù)只有中國隊完成了，也只有中國隊每次都能做對?！?/p>
記者采訪揭秘
這只假肢手為何如此靈活？
在東南大學(xué)，記者看到，“智能手”安裝在參賽選手徐敏的殘缺右小臂上，肩上還背了一個小巧的智能背帶。抓取水瓶、擺放餐具，甚至擰瓶蓋、插卡片這類精細(xì)操作也能順利完成。
沒有控制按鈕，這只假肢手為什么能如此靈活？胡旭暉向記者介紹，“人機(jī)共融型靈巧肌電假肢是通過檢測殘肢的電生理信號來控制義肢靈巧運動，并將義肢感知信號反饋給使用者。比如在這次比賽中，我們的參賽選手截肢后失去了右手，我們可以提取她殘肢上的肌肉信號以及肩部運動時產(chǎn)生的運動信號，通過兩種信號來控制兩個關(guān)節(jié)的運動，這樣就可以精準(zhǔn)實現(xiàn)假肢手開合、手腕旋轉(zhuǎn)等動作。”
記者采訪獲悉，本次宋愛國團(tuán)隊研發(fā)的人機(jī)共融型生機(jī)電一體化假肢手在設(shè)計思路、硬件設(shè)備等方面也具有創(chuàng)新點。胡旭暉說，“我們研制的是輕量化三自由度義肢手臂，它可以電動開合、電動腕旋、手臂腕翻，重量不到900g，最大抓取力可以達(dá)到120N，能夠勝任比賽中的各項大負(fù)載或精細(xì)化操作任務(wù)?！?/p>
他們提出了‘體軀-肌電’混合控制辦法，研發(fā)的柔性可拉伸肩帶用于準(zhǔn)確檢測側(cè)肩部運動意圖，可以對假肢手精準(zhǔn)開合，另外基于殘肢側(cè)表面的肌電信號，實現(xiàn)了對假肢手腕的旋轉(zhuǎn)控制。另外還構(gòu)建了基礎(chǔ)機(jī)器視覺的手眼系統(tǒng)，解決了對特定形狀和材質(zhì)物體的精準(zhǔn)感知與定位。
“科技要向善”
東大機(jī)器人技術(shù)將繼續(xù)造福民生
記者了解到，東南大學(xué)在機(jī)器人技術(shù)研究上由來已久。“1958年，東南大學(xué)查禮冠教授帶領(lǐng)師生研制了我國第一臺仿人機(jī)器人。查禮冠教授是我國機(jī)器人事業(yè)的先驅(qū)者之一，也是東南大學(xué)機(jī)器人傳感與控制技術(shù)研究所的奠基人?！彼螑蹏硎?，1983年是國家開展機(jī)器人技術(shù)研究的一個重要時期，當(dāng)時研究所的重點是開展機(jī)器人的感知技術(shù)以及人機(jī)交互機(jī)器人技術(shù)的研究。
宋愛國介紹，從當(dāng)年的人機(jī)交互發(fā)展到人機(jī)協(xié)同，再到現(xiàn)在的人機(jī)共融，研究所始終秉持“頂天立地”的科研精神，圍繞國家重大工程做最前沿的研究。
“一方面是科技向上，要能夠頂尖，要做高水平的科研；另一方面要科技向善，科學(xué)研究要有利于民生發(fā)展?！彼螑蹏硎荆芯克?007年開始義肢研究，到2022年已經(jīng)推出了第二代義肢機(jī)器人，中間進(jìn)行了多次的改進(jìn)?！拔磥?，我們將繼續(xù)增強(qiáng)假肢的感知靈巧性，同時進(jìn)行腦機(jī)接口方面的推進(jìn)。另外，利用新的驅(qū)動方法，將機(jī)械手改為軟體假肢，可以像正常的手一樣，更加美觀也更利于穿戴?！?/p>
