王妃

系鞋帶、爬樓梯、倒咖啡，在這個(gè)新的國(guó)際比賽中，這些運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目看起來(lái)有點(diǎn)太簡(jiǎn)單。但是如果這些參賽者借助的是機(jī)械手臂完成比賽的呢？

2016年10月8日，國(guó)際首屆仿生奧運(yùn)會(huì)在瑞典正式舉行。在六天的時(shí)間里，來(lái)自21個(gè)國(guó)家的50支隊(duì)伍將角逐六大獎(jiǎng)項(xiàng)。4000多張門票提前一個(gè)月售空，觀眾們熱血沸騰，因?yàn)檫@是一場(chǎng)半機(jī)械人比賽！

所有的參賽選手都是嚴(yán)重殘疾者，他們喪失部分肢體或全部肢體的行動(dòng)能力，只能借助配備的假肢或輪椅，完成比賽項(xiàng)目。擁有人類的大腦和機(jī)械的身軀，他們是名副其實(shí)的“半機(jī)械人”，這個(gè)幾乎讓所有人都心動(dòng)不已的科幻情節(jié)變成了現(xiàn)實(shí)。

這不僅僅是半機(jī)械人之間的比賽，更是設(shè)備商和實(shí)驗(yàn)室之間的較量。每個(gè)參賽選手，背后都有一個(gè)代表隊(duì)提供尖端的科技設(shè)備，這些代表隊(duì)，1/4來(lái)自于企業(yè)，3/4來(lái)自于頂尖學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室。所以每個(gè)比賽項(xiàng)目都設(shè)有兩個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)：一個(gè)頒發(fā)給參賽選手，一個(gè)頒發(fā)給從事設(shè)備開(kāi)發(fā)的企業(yè)或?qū)嶒?yàn)室?，F(xiàn)在，就讓我們趕快看看他們都在比賽什么項(xiàng)目吧。

手臂手指假肢競(jìng)賽

即使你擁有假肢，也很難完成雙手的工作，它們要么是需要力量的，比如搬運(yùn)一個(gè)重箱子，要么是一項(xiàng)精細(xì)活，比如打開(kāi)一個(gè)啤酒蓋子。所以，最終導(dǎo)致超過(guò)60%的人即便配備有假肢，也很少使用。而在這項(xiàng)賽事中，參賽選手們需要比賽的正是靈活地利用假臂、機(jī)械手指倒咖啡、切面包、撿起細(xì)繩以及完成在日常生活所面對(duì)的其他挑戰(zhàn)。第一個(gè)完成這些任務(wù)的半機(jī)械人將獲得冠軍。

相比利用假肢做出大幅度的動(dòng)作，這些利用假肢的精細(xì)活難度更大，涉及到利用假肢精準(zhǔn)地控制肌肉活動(dòng)。一些參賽選手使用的電子假肢手臂，其內(nèi)部裝有迷你馬達(dá)，能夠賦予假肢力量，使得參賽選手能抓住東西。但最好的假肢還是那些能理解參賽選手大腦活動(dòng)模式的。這些假肢內(nèi)有與神經(jīng)元連接的電極，電極能夠檢測(cè)到參賽選手想移動(dòng)手指時(shí)大腦發(fā)出的電信號(hào)。假肢里的微型電腦會(huì)將大腦電信號(hào)轉(zhuǎn)化成假肢的運(yùn)動(dòng)信號(hào)?？恐嗤脑?，參賽選手借助機(jī)械手臂還能感覺(jué)到溫度和重量，比如，參賽者在端起一杯咖啡時(shí)，可以感受到是否這杯咖啡很燙。

下肢假肢比賽

在這項(xiàng)賽事中，除了完成最簡(jiǎn)單的從輪椅上站起、坐下等基本動(dòng)作外，選手們還必須上下樓梯，跨越散落的石頭、傾斜的路面和門這類障礙。

這并不容易。雖然我們經(jīng)常見(jiàn)到戴上假肢的殘疾人在馬路上行走，實(shí)際上這些假肢非常僵化，如果穿戴者截肢位置在膝蓋以上，大腿肌肉的力量沒(méi)法傳遞到假肢上，他們既不能彎曲假肢也不能抬起它們，這也就意味著穿戴者沒(méi)法爬樓梯，也沒(méi)法奔跑。

一定程度上，動(dòng)力假肢可以解決上面的問(wèn)題，但動(dòng)力假肢很難控制。就算是配有市面上最好電池的動(dòng)力假肢，還是過(guò)于笨重、壽命太短?？墒?，如果你親臨賽場(chǎng)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)仿生奧運(yùn)會(huì)的參賽選手們依舊腳步輕盈地完成了比賽，奧秘在哪里？

原來(lái)，他們的假肢里裝有電極。如果參賽選手們想移動(dòng)大腿，大腦發(fā)送的這個(gè)信號(hào)會(huì)被電極檢測(cè)到，并傳遞給假肢里的微型電腦來(lái)處理，將之傳遞到假肢，刺激假肢運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，假肢里的傳感器還會(huì)實(shí)時(shí)反饋腳趾和腳后跟的位置信息。根據(jù)這些信息，假肢會(huì)自動(dòng)調(diào)整膝蓋，使得選手們能夠應(yīng)對(duì)爬山、爬樓梯這樣需要彎曲膝蓋的運(yùn)動(dòng)。

能上樓的輪椅比賽

在公共場(chǎng)合，我們經(jīng)?？梢钥匆?jiàn)專門為方便殘疾人通行用的無(wú)障礙通道，可是卻很少看見(jiàn)殘疾人坐著輪椅通行，這是因?yàn)檫@些輪椅太笨重，不靈活，遇上高點(diǎn)的臺(tái)階，或者階梯，只能靠其他人的幫助抬上去。在這項(xiàng)比賽中，癱瘓的選手們將挑戰(zhàn)的是一般輪椅沒(méi)法做到的事情，使用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的輪椅穿過(guò)有斜坡、樓梯、門和不平坦地形的賽道。

他們的秘密武器是輪椅中有一個(gè)特殊的配備——履帶。通常，兩條履帶會(huì)折疊于輪椅下，當(dāng)遇上障礙物時(shí)，如爬樓梯，選手們可以將輪椅調(diào)整到背對(duì)階梯，隨后按下一個(gè)按鈕，折疊好的履帶會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，抓緊第一排階梯，像輸送帶一樣，緩緩向上輸送輪椅。選手們只用保持在座位上，什么都不用做。一旦爬完了樓梯，履帶會(huì)自動(dòng)折疊，輪椅再次由輪子驅(qū)動(dòng)。

驚人的自行車賽

在這場(chǎng)比賽中，所有的選手都腰部以下癱瘓，有的癱瘓了十多年，但他們的腳依舊在踩踏板，在賽道里加速前進(jìn)，真的很不可思議。

這一幾乎可以被稱作“神跡”的雙腿運(yùn)動(dòng)，之所以成為可能，是因?yàn)橥耆园c瘓的人肌肉保存完好，只是由于大腦與肌肉的聯(lián)系被“切斷”了，使得他們失去了控制肌肉的能力。而借助一種叫做功能性電刺激的技術(shù)，可以恢復(fù)參賽選手們部分控制肌肉的功能。

具體原理是這樣的，參賽選手的自行車?yán)镉幸粋€(gè)手柄，手柄里有一個(gè)電擊按鈕。當(dāng)參賽選手們按下按鈕后，安裝在參賽者胃部區(qū)域的電腦會(huì)產(chǎn)生電脈沖，并將之傳遞到安上了電極的腿部。微弱的電流會(huì)激活腿部休眠的神經(jīng)元，刺激肌肉收縮。不同肌肉部位以正確的次序收縮，會(huì)讓癱患者的腿能彎曲，并能踩踏板。

當(dāng)然，這一方法也有一些缺陷，比如不能產(chǎn)生很大的肌肉力量，會(huì)讓肌肉很快疲勞。這就要求參賽選手們?cè)谫惽芭τ?xùn)練，以提高腿部肌肉的耐力。

機(jī)械外骨骼比賽

這項(xiàng)比賽的參賽者下肢癱瘓，但他們同樣需要完成高難度任務(wù)，走斜坡、上樓梯、繞圓柱、跨蹺蹺板、彎腰撿袋子、繞過(guò)拐角，最后跑回終點(diǎn)。

而他們的輔助設(shè)備是機(jī)械外骨骼。機(jī)械外骨骼，是一種由機(jī)械構(gòu)成的框架，能夠讓人穿上，并讓癱瘓的人恢復(fù)部分行走能力。大多數(shù)商業(yè)機(jī)械外骨骼非常笨重，重量在20多千克，甚至有的能重達(dá)40千克。這些外骨骼非常耗電，只能工作幾個(gè)小時(shí)，更別提讓人們靈活地上下樓梯了。

參賽選手們的機(jī)械外骨骼則非常靈活，這些支架有傳感器，電極和電動(dòng)機(jī)，可以引導(dǎo)膝蓋和腳踝完成正常的腿部擺動(dòng)。特別是它們的膝關(guān)節(jié)的靈活性可以調(diào)整，讓參賽選手們可以從輪椅中站起來(lái)，上下樓梯。

遺憾的是，參賽選手們使用的機(jī)械外骨骼還是得由科學(xué)家們遠(yuǎn)程控制。未來(lái)，科學(xué)家計(jì)劃開(kāi)發(fā)一種由佩戴者的大腦直接控制的外骨骼。手臂癱瘓者將也能從這種技術(shù)中獲益，因?yàn)榭茖W(xué)家打算給他們配備一個(gè)全身外骨骼，這樣他們既可以彎曲腿部，也可以彎曲上身，使用手臂等等。

腦接口比賽

這項(xiàng)比賽是最奇怪的：15名參賽選手坐在電腦屏幕前，緊盯著電腦屏幕。他們?cè)谕嬉粋€(gè)桌游比賽。在游戲中，他們各自有一個(gè)游戲角色，需要讓這個(gè)角色加速、跳過(guò)障礙或翻滾過(guò)激光束，最先到達(dá)終點(diǎn)的取勝。然而奇怪的是參賽選手們并沒(méi)有遙控任何游戲手柄，或敲打鍵盤，他們?cè)诳渴裁床倏v游戲角色？

靠的是意念！所有的參賽選手們都因脊髓損傷而全身癱瘓。不過(guò)，他們的大腦仍然可以發(fā)出信號(hào)，只不過(guò)這些信號(hào)永遠(yuǎn)抵達(dá)不了他們的身體而已。所以，科學(xué)家們?yōu)閰①愡x手們提供了一個(gè)電極帽。

參賽選手們戴上后，這個(gè)帽子會(huì)檢測(cè)他們的大腦活動(dòng)，并將讀數(shù)發(fā)送到一臺(tái)計(jì)算機(jī)，用來(lái)解釋他們的思想命令，支配游戲角色移動(dòng)。比如如果參賽選手想讓游戲角色跳躍起來(lái)，只需要想一下跳起來(lái)的這一動(dòng)作。

當(dāng)然，用意念玩游戲是非常累的，因?yàn)閰①愓弑仨毦劬珪?huì)神，清除頭腦里的其他想法，才能發(fā)送正確的腦電波。當(dāng)一名運(yùn)動(dòng)員因?yàn)楸荣愔械臍g呼和腎上腺素飆升而分心時(shí)，會(huì)使得電腦很難區(qū)分他的腦電波模式。所以，這場(chǎng)游戲比賽的時(shí)間只有4分鐘。