復(fù)健機(jī)器人醫(yī)療新助力

1、hrp2，不但能煮飯、打掃，還會模仿人類做家事。為仿生科技的應(yīng)用。 仿生蝗蟲機(jī)器人。根據(jù)蝗蟲跳躍的仿生學(xué)理論設(shè)計，由連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)對蝗蟲腿部的仿生設(shè)計，以較小功耗實現(xiàn)跳躍?？上耱乞焯S的機(jī)器人這款機(jī)器人運用類似跳蚤、蚱蜢的機(jī)制來儲存能量，靠一個微型電池和電動機(jī)給2個彈簧充電。這2個彈簧可以迅速釋放能量，實現(xiàn)強(qiáng)有力的跳躍和超迅速的加速，每充電3秒就可進(jìn)行高達(dá)320次跳躍。這些微型跳躍式機(jī)器人可以裝配太陽能電池，實現(xiàn)跳躍間的反複充電，通過一只“蟲王”就可以控制一大群機(jī)器昆蟲，由它以接力形式把控制指令傳送給每個機(jī)器昆蟲?？梢詰?yīng)用在戰(zhàn)場上完成偵察、運送物品，或在其他星球進(jìn)行探路。仿生蚱蜢跳躍機(jī)器人是完全

2、模仿蚱蜢後腿生理跳躍功能，利用四桿機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行模擬還原，以確保跳躍時能獲得良好的力學(xué)特性。這款機(jī)器人的設(shè)計制作，為研究跳躍類機(jī)器人的能量存儲、彈跳力學(xué)、機(jī)構(gòu)仿生、自動控制提供了一個實驗載體。中風(fēng)，脊髓受損，多發(fā)性硬化癥的患者、腦性小兒麻痺或其他一些神經(jīng)系統(tǒng)的疾病患者在進(jìn)行傳統(tǒng)治療時，都必須有人扶持，然而這個扶持動作卻限制了患者的行動。而今最新發(fā)展，一225公斤重、有輪子的機(jī)器人會在患者走路時緊跟在後，保護(hù)裝置防止患者因為腳步不穩(wěn)而跌倒，同時讓患者有較大動作的空間，做一些較困難的動作，探索自己的極限。3另一發(fā)展的lokomat機(jī)器人，應(yīng)用於患者步態(tài)訓(xùn)練，以動態(tài)的低慣性懸吊系統(tǒng)精確地減輕患者體重，

3、並使患者在最佳感覺刺激下走出合生理特點的步子。通過直接安裝在動力裝置上的力轉(zhuǎn)換器增加了測量患者活動能力的功能，而且可以使步態(tài)援助水平得到調(diào)整，使導(dǎo)引力從零到最大範(fàn)圍進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)每一條腿的鍛練。完整的生物反饋系統(tǒng)監(jiān)測患者的步態(tài)並且提供即時視覺化的運動反饋以提高患者訓(xùn)練的積極性。且有評估和訓(xùn)練進(jìn)程文檔系統(tǒng)，測量紀(jì)錄，以達(dá)復(fù)健最大效率。4學(xué)界研究機(jī)器人已許多年，但機(jī)器人至今仍無法隨心所欲行動，所以要向上帝學(xué)習(xí)，只要能揭露一些自然的奧秘，人類就能藉由仿生技術(shù)，克服機(jī)器人發(fā)展的限制，於是仿生機(jī)器人在這樣的脈絡(luò)下發(fā)展出來。仿生其實就是仿照生物的種類、構(gòu)造與原理，創(chuàng)造出有如生物，而且更具效率的機(jī)構(gòu)。英國

4、科學(xué)家則藉由老鼠的大腦取出細(xì)胞，培養(yǎng)出十萬個會學(xué)習(xí)的神經(jīng)元，並與機(jī)器人結(jié)合，創(chuàng)造出類似電影中瓦力的戈登機(jī)器人，以上這些都是名副其實的仿生機(jī)器人。 歷經(jīng)過戰(zhàn)爭空襲和地震摧殘的日本，研發(fā)出多款蛇形與蠕蟲形狀的機(jī)器人，目的在克服人形與輪形機(jī)器人無法在廢墟與地勢顛簸的空間中作用的限制。研發(fā)團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，只有設(shè)計出能夠爬行與鑽探的機(jī)器人，才能在災(zāi)後倒塌的建築物或礦坑災(zāi)變時，肩負(fù)起偵探生命跡象與救援的角色。美國從2002年後，開始注重仿昆蟲外形與功能的機(jī)器人研發(fā)，主因是美軍希望從伊朗區(qū)域的山洞中找出恐怖分子，考量地形、環(huán)境限制與軍隊安全等因素，希望能有隱匿性高的機(jī)器人，得以進(jìn)入沙漠與巖壁擔(dān)任偵察任務(wù)。 人機(jī)介

5、面，為人與機(jī)器溝通的介面，但其是很難建立的。因為，人與人溝通很容易，但人要叫機(jī)器人去做事卻很困難，原因在機(jī)器人聽不懂人話，簡單的程式雖可以完成簡單的行為，但若是要達(dá)成複雜細(xì)膩的動作，必須強(qiáng)化各項系統(tǒng)的設(shè)計與整合。若用聲音控制機(jī)器人，因每個人的聲音強(qiáng)度不同，同一句話，不同的人講就有不同效果，所以做出來的機(jī)器人還無法辨識語意中細(xì)微的差異，除了聲音感應(yīng)器設(shè)計上不容易外，要研製很多可以辨識人臉、認(rèn)出主人的機(jī)器人，主要的視覺辨識技術(shù)，很容易受到光線亮度、陰影、色系差異的影響，要即時正確地辨識出主人也是難度極高的技術(shù)。 仿生可以分成元件、系統(tǒng)與材料三個面向。美加地區(qū)合作研發(fā)的六足機(jī)器人rhex與柏克萊大學(xué)

6、的壁虎機(jī)器人stick bot，都藉由學(xué)習(xí)生物運動行為，發(fā)展出靈活的行動的機(jī)器人，這過程就是在建置一套仿生系統(tǒng)。而鼠腦機(jī)器人戈登的腦部開發(fā)，則側(cè)重在仿生元件的研究。 以往人類會經(jīng)由創(chuàng)造類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，嘗試?yán)斫馍锼伎歼\作的邏輯，但現(xiàn)在科學(xué)家利用鼠腦的自然腦部網(wǎng)路組織，直接研讀腦波訊號，無須再創(chuàng)造新的架構(gòu)，還可以取代模擬大腦的浩大工程。但生物的腦神經(jīng)仍然十分神秘與複雜，即使我們開始探索自然智慧與打造人工智慧，但並不表示已經(jīng)能夠創(chuàng)造大腦。目前人類只能由大腦研判出一到二成的訊息，而這些訊息內(nèi)容也僅是簡單動作與淺層意識，想要設(shè)計出能縝密思維與動作準(zhǔn)確度高的機(jī)器人，礙於現(xiàn)行技術(shù)，機(jī)器人文明社會的產(chǎn)生仍有一大

7、段路要走。 機(jī)器人戈登，腦部擁有5到10萬個神經(jīng)元，成為全球第一個利用活體腦組織控制的機(jī)器人。這顆生物頭腦的神經(jīng)元，是從老鼠胚胎的神經(jīng)皮質(zhì)取出，胚胎裡包含了載有60個多電極陣列，可以讀取細(xì)胞產(chǎn)生的訊號，科學(xué)家再透過藍(lán)牙無線傳輸，即可透過mea操控機(jī)器人動作。 研究人員先從老鼠胚胎中取出神經(jīng)細(xì)胞，浸在酵素加以分離，然後放置於培養(yǎng)基，每隔幾天就用含有蛋白質(zhì)的營養(yǎng)液餵這些組織，讓神經(jīng)成長，經(jīng)過24小時後，神經(jīng)之間就會開始相互連接，一周就能產(chǎn)生類似腦部神經(jīng)的活動。再把神經(jīng)組織置於由60個電極組成的mea上，讓mea成為機(jī)器與活組織的聯(lián)繫介面。簡單來說，機(jī)器人腦部輸出的電力會透過mea接收，並轉(zhuǎn)換成超音速聲納傳達(dá)，聲納訊號會轉(zhuǎn)換成行動指定，讓機(jī)器人的輪子前進(jìn)、左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，動作都是取決於信號內(nèi)容，戈登還可以在其他物體靠近時傳回信號，讓機(jī)器人做出閃避反應(yīng)。鼠腦機(jī)器人展示了簡化版的人腦運作過程，科學(xué)家可以任意觀察和控制腦神經(jīng)活動的基本特徵，有助於解開人腦記憶之謎?？茖W(xué)家推測，老鼠和人類智力上的差異，主要歸因於腦神經(jīng)元的多寡，而不是性質(zhì)的差異，而當(dāng)生命科學(xué)技術(shù)的介入，生物腦機(jī)器人作為生物體與機(jī)械裝置的混合體，是應(yīng)該作為生物體，還是作為機(jī)械體對待？如果未來人腦機(jī)器人問世，它是否應(yīng)該具有人類的權(quán)利？這些涉及到倫理的問題讓科學(xué)家們頗為頭痛。5 參考文獻(xiàn)3