仿生手随意移动 身体残疾的人关注“手掌”生活

可以装鸡蛋，拧瓶盖，系鞋带，和一个“666”比较

仿生手随心而动。残疾人重视“掌上”生活。

“十三五”期间，中国通过实施精准康复服务，为1252.5万残疾人提供了辅助器具服务。在众多高科技辅助器具中，智能仿生手通过采集和处理人体的肌电信号，帮助佩戴者恢复双手功能，正在给越来越多的残疾人带来福音。

握笔、蘸墨、写字一气呵成.12月8日，拥有4年佩戴智能仿生手经验的倪敏成在浙江杭州人工智能小镇向科技日报记者展示了自己的书法作品。他介绍说，他能用意念精确控制仿生手的每一根手指。这双机械臂已经成为他身体的一部分。

传统的功能性假肢需要物理按键或晃动来实现简单的手势切换。近年来，脑机接口、人工智能等前沿技术不断发展，广泛应用于残疾人辅助器具领域。

“十三五”期间，我国通过实施精准康复服务，为1252.5万残疾人提供了辅助器具服务，2020年残疾人基本辅助器具适配率将超过80%。在众多高科技辅助器具中，智能仿生手通过采集和处理人体的肌电信号，帮助佩戴者恢复双手功能，正在给越来越多的残疾人带来福音。

基于脑机接口技术的仿生手控制

一只完整的手有27块骨头，由34块肌肉拉动，由48条神经控制.多年来，国内外研究人员致力于开发与人手形状和性能相同的假肢。上世纪80年代，国内一些高校开始做相关工作，研发出一批具有一定灵活性的多指仿生手，并积极尝试完善其功能。

从1924年开始，德国医生伯杰在人类历史上首次记录了人脑的脑电波活动，脑机结合研究的时代开始了。1999年，人类首次实验证明，大脑皮层的神经元可以直接控制机械臂。这一发现极大地推动了脑机接口技术在假肢研发中的应用。

人的动作意图由大脑发出，通过脊髓传递到周围神经，控制肌肉运动。在这个过程中，肌肉中也有可观察到的肌电信号。以往国外肌电仿生手产品主要依靠感知手臂两侧屈伸肌的肌电信号，映射到机械臂上完成动作，但大脑动作思路的呈现和实现仍然有限。

“从大脑到完成肢体动作的过程可以理解为拨打电话，残肢是被切断的电话线，信号在这里被采集，但暂时无法输出。”哈佛大学脑科学中心博士、强脑科技有限公司创始人兼CEO韩认为，智能仿生手的创新之处在于脑机接口技术的应用，使“电话线”截止处的神经信号更加精细化，进而传递。

据了解，脑机接口技术可分为侵入式和非侵入式两类。前者是在大脑中植入电极，后者是在头皮上涂上导电胶，佩戴采集设备获取脑电信号。两者各有利弊，但后者接受度相对较高。

“脑电图信号强度为几十微伏，弱于肌电图信号，相当于5号电池电流强度的百万分之一。要捕捉到它，相当于搜索50公里外蚊子的拍打声。”韩伟说，为了捕捉极其微弱的脑电信号，他的团队通过创新电极材料，制作了一种用于采集脑电信号的传感器，实现了大规模的脑电信号精确采集，建立了庞大的脑电信号和肌电图数据库。基于此，他们开发了智能机器人智能仿生机器人

轻轻拿起一个鸡蛋，不要让它走开，也不要把它压得太重。对于普通人来说，这是一件毫不费力的事情。然而，对于仿生手来说，从生理信号的采集和识别到产品的材质和结构，都需要精心设计才能实现这一功能。

此前，德国奥托博克公司研发的“米开朗基罗手”，每个手指都装有传感电极，具有7种不同的抓握能力。通过技术迭代和设计优化，目前国内在售的智能仿生手可以实现20多个手势，拥有10个活动关节，手腕处可以集成位置、力量、姿态、加速度等传感器，从而模拟人手的感知能力。

“仿生手内置的肌电传感器和算法处理单元负责获取动作意图，实现依靠灵活的手指关节来保证驾驶的自由度。”强脑科技有限公司体验官顾月说，戴上仿生手一年多，不仅能完成取卵、拧瓶盖、系鞋带等日常动作，还能完成跳绳、攀岩等剧烈运动，相当“OK”和“666”。

记者了解到，虽然现有的商业智能仿生手已经有了很大的进步，但仍存在对环境意识不足、前臂结构僵化、生物感不强等问题。此外，智能仿生手的应用仍然难以摆脱肌电信号控制，对于高位截瘫和肌肉损伤的患者来说显得力不从心。

为此，浙江大学宁波研究院夏清华团队开发了一种表面带有柔性多维传感传感器阵列的智能软件仿生手，用于感知外界压力、滑移、温度和湿度，并据此调整仿生手的状态。当它接触到硬的或软的物体时，仿生手的刚度也会随之调整。

“基于团队搭建的EEG和EMG数据库，去年我们发布了以人机物联网为核心理念的BrainOS大脑智能操作系统。”韩伟介绍，通过这个系统，未来有可能让带有脑机接口的设备检测到用户的脑电信号，并直接传输到智能终端，从而实现智能终端的远距离操作。

智能仿生手的进一步普及需要不断优化。

根据中国残联的数据，2010年底，我国残疾人总数约为8502万人，其中肢体残疾人约为2472万人。据中国残联相关负责人介绍，到2025年，我国残疾人基本辅助器具适配率有望达到85%以上。

今年7月，国务院发布了《残疾人保护和发展“十四五”规划》提出，要加快康复辅助器具创新产品研发生产，增强优质康复辅助器具供给能力，推动康复辅助器具服务提质升级；鼓励实施公益性康复辅助器具适配项目。

“由于康复辅助器具价格较高的原因，残疾人群体购买力不强。这就要求企业一方面要持续改进工艺、降低生产成本，另一方面要积极参与公益，承担社会责任。”韩璧丞介绍，近几年，其公司通过与中国残疾人联合会及相关慈善机构合作，以资助计划等活动形式，为肢体残疾人士免费安装了数百只智能仿生手。

除此之外，上海傲意信息科技有限公司、丹阳假肢厂有限公司等国内企业，近年来同样开始致力于智能仿生手的商业化及公益普惠，连续几年在上海、广西桂林、云南昆明等城市为多位上肢缺损者提供智能仿生手的免费安装及售后服务。

“智能仿生手具有较精密的结构，成本自然也高。近年来国内企业逐渐崛起，打破了国外产品对该领域的垄断，产品价格从数十万元降至十万元左右。”业内专家表示，未来仿生手在满足人手所需基本功能的同时，在价格低廉、易于维护方面，还需研发人员持续优化。