【新华社】科技助残!这块“金牌”为“中国智造”增光添彩

发布时间:2024-11-05发布者:李震浏览量:190

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新华社南京11月5日电(记者柯高阳)提重物、抓纸片、拧灯泡、摞杯子、绕铁环……10月26日,在瑞士苏黎世举行的第三届“全球辅助技术奥运会”(又称“半机械人仿生奥运会”)上,中国选手徐敏用义肢快速完成各项动作,夺得本届大赛“上肢义肢”组冠军,同时刷新我国在全球顶级科技助残赛事中创造的最好成绩。

中国参赛团队登台领奖。新华社发


与徐敏“并肩作战”的,是东南大学机器人传感与控制技术研究所的科研团队。11月5日,记者走进东南大学采访,了解这块“金牌”背后的科技助残故事。

“全球辅助技术奥运会”是由瑞士苏黎世联邦理工学院创立,主要针对残障人士与先进科技辅助设备结合的一项国际性赛事。参赛者使用辅助性的机械动力装置来完成比赛,以此推动助残科学技术的发展和加速产业化,让更多残障人士享受科技进步带来的便利。

本届总决赛共有来自26个国家的76支队伍参加8个大项的角逐,其中“上肢义肢”组是竞争最为激烈的组别之一。参赛队伍要一次性完成假肢提重物、双臂协作、精细物体抓取、盲盒抓取等10个假肢操作任务,以任务完成数量和完成时间判定成绩。中国选手操作的义肢如同“智能手”一般,仅用8分钟精准完成了数十个动作要求,赢得现场观众的连连喝彩。

中国选手在比赛中使用义肢打开瓶盖。新华社发


残疾人与义肢是怎样实现“人机一体”完成各种动作的呢?义肢“智能手”研发团队负责人、东南大学机器人传感与控制技术研究所所长宋爱国解释,人在做出某个动作前,先由大脑感知周围环境,随后产生脑电波。脑电波沿着脊髓神经传输出去,当传递到前臂时,肌电信号就会控制肌肉收缩,继而驱动动作产生。

“要让残疾人灵活使用义肢,就需要帮助他们做好肌电的解码和识别。”宋爱国告诉记者,研发团队在选手前臂断肢的皮肤上贴了一对电极片,由它来解读、识别残肢肌电信号,再将其与义肢相连,驱动义肢运动。

要想实现操作“零失误”,“智能手”手指、手腕的驱动必须做到精准可靠。研发团队为选手量身定制了穿戴式肩带,肩带内有拉伸传感器,可以监测选手弓背时的肩膀运动状态。传感器通过监测肩部位移信号,与残肢端获取的肌电信号协同,控制手指的开合角度以及手腕关节的旋转角度。弓背角度越大,义肢手指的开合度就越大。此外,部分零部件使用了3D打印技术,在为“智能手”减重的同时,大大减轻了佩戴负担。

中国选手在比赛中使用义肢抓取灯泡。新华社发


拧灯泡、摞杯子、拎水壶,这些动作和抓取的物体差异很大,如何控制“手”上的力道?“我们在义肢的手指上植入了力触觉传感器,用它来检测抓取物体时,义肢抓取力的大小和力的分布,可以通过震动刺激将信号传给手臂。如果抓取力越大,震动刺激就越强烈,选手就可以根据震动强度,决定要施加多大的力。”研发团队成员、中国科学院苏州生物医学工程技术研究所博士后胡旭晖介绍,为了让义肢的抓取功能更全面,研发团队还在义肢手指上设置了4个不同形状的功能区,分别用于抓取不同形状的物体。

回忆比赛,胡旭晖认为难度最大的项目是“盲盒取物”。这个项目要求选手用义肢穿过遮挡的毛刷,在肉眼看不见物体的情况下抓取硬度不同的物体。为了让义肢拥有“眼睛”,研发团队在义肢手指中安装了摄像头,通过视觉识别技术,将捕捉到的图像信号转化为光信号,辅助选手完成了抓取,也让中国队成为所有参赛团队中唯一完成这项任务的队伍。

在宋爱国看来,这枚来之不易的“金牌”不仅为“中国智造”增光添彩,也向全世界展示了我国残疾人康复事业的发展进步。“要以满足人的实际需求为出发点开展科研。”宋爱国说,未来研发团队还将持续研制人机共融感更强、操作功能更实用、日常使用更轻便的义肢手,用科技为残障群体生活提供更多便利。



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