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  • 30
  • Jan
  • 2018

仿生手臂「機器學習」 斷肢音樂家重彈鋼琴

記者 李麗珣 報導

2018/01/30 21:02
仿生手臂結合科技有突破性的發展!美國研究人員運用超音波技術,捕捉斷肢者想要移動手指時的肌肉運動,再結合機器學習,推斷下一步可能的動作,包括如何移動手指以及使用多大的力量。美國一名遭到截肢的音樂家因此可以自由運用義肢彈鋼琴;另外針對行動不便者,瑞士研究團隊也研發出一款穿戴式的「外骨骼」,號稱只需要運用腦波,就可以讓使用者再次獲得行動能力。



手握拳舒張,未來行動不便者,或許能藉由「外骨骼」再次獲得行動能力!瑞士洛桑聯邦理工學院,研發出這款能以腦波控制外骨骼的裝置,使用者只需要透過意念就能夠操控。

洛桑聯邦理工學院研究人員米蘭指出,這款外骨骼裝置,不僅能促使與自然手部相同的動作,同時也誘發了大腦活動,這類似於健康的人操控手部一樣。

研究人員發現,操控外骨骼裝置,與操控健全手臂時的腦波十分相似!他們把外骨骼固定在手指上方,裡面的金屬纜線可以代替肌腱施力,另外一端接在胸口裝有馬達的控制盒裡,再與偵測腦波的腦電圖(EEG)頭套連結。

洛桑聯邦理工學院研究人員蘭達佐表示,這個裝置是以人造肌腱作為基礎,驅動機放在手背,所以手掌是空的,拿東西或使用物品時仍保有感覺。

外骨骼裝置可以視使用者本身的身體能力進行調整,如果是嚴重癱瘓的人,也能改用語音控制或眼動操控,儘管還在研發階段,但是對中風、或是行動不便人士來說可是一大福音!另外針對不幸被截肢的人,仿生手臂結合科技,也有突破性的發展。

他是熱愛音樂、28歲的巴恩斯,在2012年因為一場意外失去了右手,不得不放棄演奏樂器,如今5年過去,他再度重獲彈鋼琴的能力!
巴恩斯作夢也沒想到,能再次以右手獨奏貝多芬經典曲目《快樂頌》。

美國音樂家巴恩斯說,自從我換上這隻新手臂,能用我的5根手指彈琴,非常令人興奮,這是前所未有的!

他使用仿生手臂手指、精準敲擊琴鍵,儘管還有沒辦法非常靈活的動作,但是相較於現有義肢已經是一大躍進。

美國音樂家巴恩斯指出,這與一般義肢完全不同,它更直觀!市面上很多其他的義肢只有一定的抓握方式,新義肢能讓我握住任何想握住的東西,非常快速,不用切換模式或是按壓按鈕。

市面上大多數可動的仿生義肢,通常是由連結到肌肉上的肌電圖(EMG)感應器所控制,靠著按壓按鈕能切換模式,做出類似握拳等動作。然而美國喬治亞理工學院專家認為,肌電圖訊號不夠準確,導致無法判斷每根手指頭移動的差異。

喬治亞理工學院研究人員溫格柏表示,不同的手指會使肌肉往不同的方向移動,有的時候往左,有的時候往右,有的時候快或是比較慢,我們可以利用機器學習,就是藉由偵測所有的模式,去預測斷肢者想要如何移動手指,而這沒辦法使用有太多雜訊的肌電圖。

研究團隊利用超音波,捕捉使用者想要移動不同手指時,斷肢處產生的肌肉運動,再結合機器學習技術,推斷出下一步可能的動作。

包括如何移動手指、以及使用多大的力量,手指頭「根根分明」的概念啟發,來自星際大戰中「天行者路克」的超仿真機械手臂,現在巴恩斯也能用這款新義肢,彈一段星際大戰主題曲。

接下來研究團隊計畫打造體積更小、更適合穿戴的版本,並且強化超音波感測器的功率,一步步朝著商業化的目標邁進,他們宣稱這項應用的範圍很廣,甚至可以預見動一下手指,就能操控機器人的未來。

喬治亞理工學院研究人員溫格柏說,對斷肢者來說,這不僅可以彈鋼琴,未來還能用這款仿生手臂,做精細的運動控制,像是洗澡、梳妝,以及所有他們需要做的事,這是普通粗糙義肢無法做到的。

研究團隊也替巴恩斯製作了一款能拿鼓棒的機械手臂,讓他能隨心所欲演奏樂器,也代表著夢想不會隨著身體障礙而消失。

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圖/香港矽谷
更新時間:2018/01/30 21:03

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