NKU开发出3D打印仿生机械手，由脑机接口和意念实现灵活控制

2024年1月8日，南极熊获悉，来自北肯塔基大学（NKU）的研究团队利用尖端3D打印和脑机接口（BCI）技术成功开发出意念控制假肢。该项目由Mahdi Yazdanpour助理教授和他的跨学科团队牵头，旨在彻底改变手臂截肢者的生活。

NKU 团队的假肢因其非侵入性方法而脱颖而出，无需其他机械臂通常需要的外科手术或传感器植入。他们不使用肌电图（EMG）系统，而是利用脑电图（EEG）系统，让用户只需通过思考特定的动作即可控制仿生手臂。

NKU研究团队成员、机电一体化系工程技术专业的助理教授 Mahdi Yazdanpour 表示：“我们的解决方案是开发混合脑机接口和意念控制假肢。我们的方法是完全无创的，所以我们不需要任何医疗程序或任何手术。”

据报告称，美国每年有 185,000 例新截肢者发生。目前商用的机械臂售价高达数万美元。Yazdanpour 看到了更好解决方案的机会。他已经为这个项目工作了近三年。Yazdanpour表示，许多机械臂需要植入传感器才能使基于肌电图（EMG）的系统运行，而NKU 团队正在研究的脑电图 (EEG) 系统可以让佩戴者只需想一下握拳或张开手的动作，就能让仿生手臂按照意念进行移动。

Yazdanpour 说：“脑机接口意味着你可以在人脑和任何机器或设备、任何机电设备之间建立连接。这是一个非常前沿的研究课题。”

△用户通过3D打印头盔外壳上的传感器录入脑电波，以便计算机控制机械手执行任务。（图片来源：Rae Hines）

数据科学助理教授陶阳阳也是该项目的一部分，他为团队带来了人工智能和计算理念。现在，他们的测试用户通过佩戴连接到计算机的脑电图帽，就可以捕获并编码大脑信号。一旦系统学习到这些信号，用户就可以毫不费力地实时控制假肢的运动。

值得注意的是，NKU团队设想的未来是意念控制假肢无缝融入日常生活，他们的目标是将传感器集成到帽子等日常用品中，通过WiFi无线捕获脑电图信号，从而无需物理连接。这一进步可能会改变用户与假肢互动的方式。

△大脑控制假肢的特写。图片来源：Rae Hines

展望未来，NKU团队致力于扩展其设计的功能。研究团队下一阶段的工作涉及将压力和热传感器集成在指尖上，为用户提供触觉反馈。这一发展有望创造更加身临其境、反应灵敏的假肢体验。

此外，NKU 团队已经获得了美国国立卫生研究院 (NIH) 的资助来推动他们的研究，他们将致力于完善和持续推进新一代意念控制假肢的研发。该项目取得的进展展示了脑机接口技术改变假肢领域的潜力。未来，肢体残障者有望通过这项新技术体验到增强的活动能力和控制能力。