仿生奥运会全面展示“半机械人”
作者:王妃
2018-05-11 15:06:49

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机械外骨骼

2016年10月8日,国际首届仿生奥运会在瑞典正式举行。在6天的时间里,来自21个国家的50支队伍将角逐6大奖项。4000多张门票提前一个月售空,观众们热血沸腾,因为这是一场半机械人比赛!

所有的参赛选手都是严重残疾者,他们丧失部分肢体或全部肢体的行动能力,只能借助配备的假肢或轮椅,完成比赛项目。拥有人类的大脑和机械的身躯,他们是名副其实的“半机械人”,这个几乎让所有人都心动不已的科幻情节变成了现实。

 

惊人的自行车赛

 

在这场比赛中,所有选手都腰部以下瘫痪,有的瘫痪了十多年,但他们的脚依旧在踩踏板,在赛道里加速前进,真的很不可思议。

这一几乎可以被称作“神迹”的双腿运动,之所以成为可能,是因为完全性瘫痪的人肌肉保存完好,只是由于大脑与肌肉的联系被“切断”了,使得他们失去了控制肌肉的能力。而借助一种叫做功能性电刺激的技术,可以恢复参赛选手们部分控制肌肉的功能。

具体原理是这样的,参赛选手的自行车里有一个手柄,手柄里有一个电击按钮。当参赛选手们按下按钮后,安装在参赛者胃部区域的电脑会产生电脉冲,并将之传递到安上了电极的腿部。微弱的电流会激活腿部休眠的神经元,刺激肌肉收缩。不同肌肉部分以正确的次序收缩,会让瘫痪者的腿能弯曲,并能踩踏板。

当然这一方面也有一些缺陷,比如不能产生很大的肌肉力量,会让肌肉很快疲劳。这就要求参赛选手们在赛前努力训练,以提高腿部肌肉的耐力。

 

机械外骨骼比赛

这项比赛的参赛者下肢瘫痪,但他们同样需要完成高难度任务,走斜坡、上楼梯、绕圆柱、跨跷跷板、弯腰捡袋子、绕过拐角,最后跑回终点。

而他们的辅助设备是机械外骨骼。机械外骨骼,是一种由机械构成的框架,能够让人穿上,并让瘫痪的人恢复部分行走能力。大多数商业机械外骨骼非常笨重,重量在20多千克,甚至有的能重达40千克。这些外骨骼非常耗电,只能工作几个小时,更别提让人们灵活地上下楼梯了。

参赛选手们的机械外骨骼非常灵活,这些支架有传感器、电极和电动机,可以引导膝盖和脚踝完成正常的腿部摆动。特别是它们的膝关节的灵活性可以调整,让参赛选手们可以从轮椅中站起来,上下楼梯。

遗憾的是,参赛选手们使用的机械外骨骼还是得由科学家们远程控制。未来,科学家计划开发一种由佩戴者的大脑直接控制的外骨骼。手臂瘫痪者也能从这种技术中获益,因为科学家打算给他们配备一个全身外骨骼,这样他们既可以弯曲腿部,也可以弯曲上身,使用手臂等等。

 

脑接口比赛

 

这项比赛是最奇怪的:15名参赛选手坐在电脑屏幕前,紧盯着屏幕。他们在玩一个桌游比赛。在游戏中,他们各自有一个游戏角色,需要让这个角度加速、跳过障碍或翻滚过激光束,最先到达终点的取胜。然而奇怪的是参赛选手们并没有遥控任何游戏手柄,或敲打键盘,他们在靠什么操纵游戏角色?

靠的是意念!所有的参赛选手们都因脊髓损伤而全身瘫痪。不过,他们的大脑仍然可以发出信号,只不过这些信号永远抵达不了他们的身体而已。所以,科学家们为参赛选手们提供了一个电极帽。

参赛选手们戴上后,这个帽子会检测他们的大脑活动,并将读数发送到一台计算机,用来解释他们的思想命令,支配游戏角色移动。比如如果参赛选手想让游戏角色跳跃起来,只需要想一下跳起来的这一动作。

当然,用意念玩游戏是非常累的,因为参赛者必须聚精会神,清除头脑里的其他想法,才能发送正确的脑电波。当一名运动员因为比赛中的欢呼和肾上腺素飙升而分心时,会使得电脑很难区分他的脑电波模式。所以,这场游戏比赛的时间只有4分钟。 (摘自《大科技》)

(编辑:李树泉 责编:赵宇清)

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