明尼苏达大学的研究人员取得了重大突破，人们可以仅凭自己的思想来控制机械臂。这项研究有可能帮助数百万瘫痪或患有神经退行性疾病的人。该研究在线发表 在科学报告，一个自然研究杂志。
明尼苏达大学(University of Minnesota)的研究人员配备了专门的无创式脑帽，他们仅凭想象自己的手臂就能移动机器人手臂。图片来源：科学与工程学院
明尼苏达大学生物医学工程学教授兼首席研究员Bin He表示：“这是世界上人们第一次可以仅凭自己的思想就可以操作机器人手臂来到达并抓住复杂的3D环境中的物体，”在书房上。“仅仅通过想象移动手臂，他们就能够移动机械臂。”
这种非侵入性技术称为基于脑电图(EEG)的脑机接口，它通过配备有64个电极的专用高科技脑电帽来记录受试者大脑的弱电活动，并通过先进的信号处理将“思想”转化为行动。机器学习。
八名健康的人类受试者戴着EEG帽完成了实验的实验。受试者逐渐学会想象去移动自己的手臂，而无需实际移动它们来控制3D空间中的机器人手臂。他们从学习控制计算机屏幕上的虚拟光标开始，然后学习控制机械臂以到达并抓住桌子上固定位置的物体。最终，他们只需要考虑这些动作，就可以移动机械臂到达并抓住桌子上任意位置的物体，并将物体从桌子移到三层架子上。
所有八名受试者都可以控制机械臂在固定位置拾取物体，其平均成功率超过80%，并将物体从桌子上移到架子上，其平均成功率超过70%。
“这令人兴奋，因为所有受试者都使用完全无创的技术完成了任务。我们认为这项研究有很大的潜力，可以帮助瘫痪或患有神经退行性疾病的人变得更加独立，而无需手术植入。”他说。
研究人员说，脑机接口技术之所以有效，是因为运动皮层的地理特性-控制运动的大脑区域。当人类运动或思考运动时，运动皮层中的神经元会产生微小的电流。考虑到不同的运动会激活新的神经元分类，这一现象在He先前的研究中通过使用功能性MRI进行交叉验证得到了证实。他说，利用先进的信号处理方法对这些分类进行分类，为明尼苏达大学研究人员使用的脑机接口奠定了基础。
机械臂研究是在三年前发表的He的研究的基础上进行的，在该研究中，受试者能够使用无创性EEG技术飞行小型四轴飞行器。该研究引起了国际媒体的关注。
他说：“三年前，我们不确定是否可以使用这种脑机接口技术来移动更复杂的机械臂来抓取和移动物体。” “我们很高兴能以很高的成功率和一群人一起工作。”
他预计他的研究的下一步将是进一步开发这种脑计算机接口技术，以实现附着在人身上的大脑控制的机器人假肢，或者研究该技术如何与患有中风或瘫痪的人一起工作。
除了何教授，他还担任明尼苏达大学工程学院的院长，研究团队包括生物医学工程博士后研究员孟建军(第一作者);生物医学工程研究生Bryan Baxter;医学工程研究所工作人员Angeliki Bekyo;生物医学工程专业的本科生张淑英和Jaron Olsoe。研究人员隶属于明尼苏达大学理工学院和医学院。
明尼苏达大学的研究是由国家科学基金会(NSF)，国家补充与综合健康中心，国家生物医学成像和生物工程研究所以及国立卫生研究院(NIH)国家神经疾病与中风研究所资助的，以及由明尼苏达州立法机构资助的明尼苏达大学的MnDRIVE(明尼苏达州的发现，研究和创新经济)计划。