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    研究表明人們可以用自己的思想控制機器人手臂

    明尼蘇達大學的研究人員取得了重大突破,人們可以僅憑自己的思想來控制機械臂。這項研究有可能幫助數百萬癱瘓或患有神經退行性疾病的人。該研究在線發表 在科學報告,一個自然研究雜志。

    明尼蘇達大學(University of Minnesota)的研究人員配備了專門的無創式腦帽,他們僅憑想象自己的手臂就能移動機器人手臂。圖片來源:科學與工程學院

    明尼蘇達大學生物醫學工程學教授兼首席研究員Bin He表示:“這是世界上人們第一次可以僅憑自己的思想就可以操作機器人手臂來到達并抓住復雜的3D環境中的物體,”在書房上。“僅僅通過想象移動手臂,他們就能夠移動機械臂。”

    這種非侵入性技術稱為基于腦電圖(EEG)的腦機接口,它通過配備有64個電極的專用高科技腦電帽來記錄受試者大腦的弱電活動,并通過先進的信號處理將“思想”轉化為行動。機器學習。

    八名健康的人類受試者戴著EEG帽完成了實驗的實驗。受試者逐漸學會想象去移動自己的手臂,而無需實際移動它們來控制3D空間中的機器人手臂。他們從學習控制計算機屏幕上的虛擬光標開始,然后學習控制機械臂以到達并抓住桌子上固定位置的物體。最終,他們只需要考慮這些動作,就可以移動機械臂到達并抓住桌子上任意位置的物體,并將物體從桌子移到三層架子上。

    所有八名受試者都可以控制機械臂在固定位置拾取物體,其平均成功率超過80%,并將物體從桌子上移到架子上,其平均成功率超過70%。

    “這令人興奮,因為所有受試者都使用完全無創的技術完成了任務。我們認為這項研究有很大的潛力,可以幫助癱瘓或患有神經退行性疾病的人變得更加獨立,而無需手術植入。”他說。

    研究人員說,腦機接口技術之所以有效,是因為運動皮層的地理特性-控制運動的大腦區域。當人類運動或思考運動時,運動皮層中的神經元會產生微小的電流??紤]到不同的運動會激活新的神經元分類,這一現象在He先前的研究中通過使用功能性MRI進行交叉驗證得到了證實。他說,利用先進的信號處理方法對這些分類進行分類,為明尼蘇達大學研究人員使用的腦機接口奠定了基礎。

    機械臂研究是在三年前發表的He的研究的基礎上進行的,在該研究中,受試者能夠使用無創性EEG技術飛行小型四軸飛行器。該研究引起了國際媒體的關注。

    他說:“三年前,我們不確定是否可以使用這種腦機接口技術來移動更復雜的機械臂來抓取和移動物體。” “我們很高興能以很高的成功率和一群人一起工作。”

    他預計他的研究的下一步將是進一步開發這種腦計算機接口技術,以實現附著在人身上的大腦控制的機器人假肢,或者研究該技術如何與患有中風或癱瘓的人一起工作。

    除了何教授,他還擔任明尼蘇達大學工程學院的院長,研究團隊包括生物醫學工程博士后研究員孟建軍(第一作者);生物醫學工程研究生Bryan Baxter;醫學工程研究所工作人員Angeliki Bekyo;生物醫學工程專業的本科生張淑英和Jaron Olsoe。研究人員隸屬于明尼蘇達大學理工學院和醫學院。

    明尼蘇達大學的研究是由國家科學基金會(NSF),國家補充與綜合健康中心,國家生物醫學成像和生物工程研究所以及國立衛生研究院(NIH)國家神經疾病與中風研究所資助的,以及由明尼蘇達州立法機構資助的明尼蘇達大學的MnDRIVE(明尼蘇達州的發現,研究和創新經濟)計劃。

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