让人“长出”第3条手臂,凭意念操控

新技术 2018年08月03日
日文

日本国际电气通信基础技术研究所(ATR)的研发小组,全球首次实现了通过大脑操控机械臂的方法,可在双手做其他事情的同时操控。

凭意念就能操控设备的脑机接口(以下简称BMI)一直备受期待。不过,目前的技术能达到的水平还非常有限,而且需要使用者身体静止,精神高度集中,因此用途仅限残疾人等使用,通用化成为课题。

在本次研究中,研发小组实施了在双手做其他事情的同时,利用BMI,通过大脑操控机械臂的实验,证实能以较高的成功率进行操控。此次的成果是向扩大BMI技术用途迈出的第一步。

相关成果已经发表在2018年7月25日发行的美国科学杂志《科学机器人》(Science Robotics)上。

第3条手臂

图1:机械臂 图2:实验时的情景

<研究内容>

此次,研发小组实施了通过基于脑波的BMI操控机械臂的实验(共15人参与)。实验中使用的机械臂为人型机器人Android的手臂,外形酷似人的手臂(图1)。将该机械臂设置在实验参与者的左侧,仿佛肩膀上又长出一条手臂。在实验中,参与者双手拿着一块板子并持续移动,以使板上的球沿着上面描绘的4个图形依次转动。在此期间,当实验人员递出塑料瓶时,参与者要指示机械臂抓住塑料瓶(图2)。在该实验中,如果实验人员递出塑料瓶时机械臂能握住,而且在收回塑料瓶时机械臂能松手,即视为实验成功,其他情况则视为失败。

实验结果分成两组,一组(8人)实验参与者能顺利操控机械臂,另一组(7人)未能顺利操控,而且在能顺利操控的组里,平均可获得85%的成功率(图3)。

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图3:实验结果

利用BMI操控机器人时,一般是在大脑中想象“移动右手”、“移动左手”等动作,并通过测量和区分此时的脑活动来操控机器人。但像此次的实验这样,想象出人本来没有的第三条手臂的动作比较困难。另外,两只手正做其他事情时,想象不同的动作不但困难,也很难与双手活动时所产生的脑活动进行区分。因此,此次开发了新的BMI方法,并不是想象运动的情形,而是让参与者有“抓住递出的塑料瓶”这个意图,并对此进行检测。另外,此次的实验将机械臂设置在仿佛从身体长出来一样的位置,而且机械臂采用外形酷似人类手臂的Android手臂。

文 客观日本编辑部

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