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这种外骨骼装置能使瘫痪病人重新实现自我行动

时间:2019-10-08 来源:机器人在线 阅读:352 原创

让瘫痪的人重新实现自我行动,不仅是医生的梦想,也是科学家的梦想。


近日,《柳叶刀神经病学》杂志上的一项新研究表明,一种由大脑信号控制的神经假肢机器人服装首次使瘫痪的人能够重新行走。


该实验在一名28岁的病人蒂博 ( Thibault )上进行了实验。Thibault因脊髓损伤导致神经系统无法控制而造成四肢瘫痪。法国格勒诺布尔大学(University of Grenoble)生物医学研究实验室Clinatec的医生们为 Thibault制作了一个65kg的外骨骼装置。



这种外骨骼装置与精神控制的机器人不同,这种外骨骼装置机器人使用的电极是植入大脑外膜上方的电极,而非植入大脑本身的电极,这样可以减少感染的风险,提高病人的安全保障和技术的成功率。


该技术将Thibault脑部的两块五厘米的颅骨盘替换成大脑感应器,每个感应器带有 64 个电极,共植入128个电极。


当Thibault想走路的时候,该技术会在他进行练习时,分析他想要移动的肢体相对应的大脑信号,以控制神经假肢的运动,自动监控和记录电信号,并传递给一个算法进行解码。接着,Thibault穿上这件“衣服”,即可实现行走。



Thibault每周需要模拟练习三次控制脑机接口,每个月需要穿上外骨骼装置一次,持续27个月。这是一个缓慢的过程,需要两年多的时间才能行走、移动手臂、触摸物体和旋转手腕。


研究人员称这是一种“概念验证”,希望他们的研究结果能帮助他们开发出更复杂的算法,以学习如何让机器人的肢体执行更复杂的任务,比如拿东西。


然而,这个技术还不完善,首先,这个外骨骼装置重量较重,达65kg,对于病人来说,虽然可以实现行走,但是负重压力较大;其次,这个外骨骼装置仍然需要头顶架子的支撑以防止使用者跌倒,但是由于电极并未直接植入大脑中,因此降低了患脑部感染的风险。之前的实验是将电极放置在大脑中,当细胞在电极周围堆积时,电极就会停止工作。


研究人员表示,这种是帮助残疾人实现自我行动的重要一步,目前已经在考虑新的应用,让严重运动障碍的人的恢复日常生活。


其实,我国对于外骨骼机器人的研发也有先进的成果。


2010年电子科大程洪教授带领团队开始研究外骨骼机器人,历经5年时间,实现了外骨骼机器人在病人身上的穿戴测试,这是国外外骨骼机器人研发周期的1/3甚至1/6,也让我国已经成为继美国、以色列和日本之后第四个成功研发外骨骼机器人的国家。


中国科学院深圳先进技术研究院吴新宇领导的研究团队从2012年开始研究辅助行走的外骨骼机器人。目前,该团队已经研制出4种类型、6个型号的外骨骼机器人,申请专利38项。2018年,电气和电子工程师协会主办的国际权威期刊《Transactions on Automation Science and Engineering》刊发了吴新宇团队最新的研究成果:他们可以根据人体的参数,让外骨骼机器人更加符合人的步态,行走可以更加个性化。


相信不久的未来,外骨骼机器人会给瘫痪病人带来更多的惊喜。

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