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MIT用肌肉信号来控制无人机,从大脑中获取信号来操作假肢

转载 2020-05-03 15:04 刘同学的科学战记 来源:百家号

对于无人机的新手来说,不同样式的操纵杆,是需要较长一段时间来适应和变得熟练的。不过麻省理工的研究人员,已经想到了一种了可利用操作者肌肉信号,来更加直观地控制无人机的新方法。

通过配备多个肌电图传感器,Conduct-A-Bot 系统能够佩戴在用户的右臂二头肌、三头肌和前臂区域,以读取用户的肌肉信号。

其实多年来,科学家们一直在探索如何从大脑中获取信号来操作假肢。通常情况下,这项研究的重点是恢复失去手臂或一条肢体的人的运动功能,但日本最近的研究表明,类似的技术也将被用来增强现有的人类能力。

来自京都高级电信研究协会的工程师们已经证明,人们将如何学会用他们的思维来操作第三个机器人手臂。正如发表在《科学机器人学现状》一书中的文章所报道的那样,15名测试对象中有8人能够成功地用手在面板上握住镜头,同时用一只大脑控制机器人手臂抓住一个水瓶。

麻省理工学院的研究小组致力于建立激动剂和拮抗剂之间的肌肉关系。在一些截肢者中,向截肢手臂传递信号。这些研究人员决定从这些神经中获得研究价值,将它们与从身体另一部分移植到手术部位的肌肉对连接起来。

在移植物中,它们聚集在一起,就像物理肌肉一样。当大脑发出信号指示手臂移动时,其中一块移植的肌肉可以发出信号,其激动剂可以继续发挥作用。然后,激动剂的力量会反馈给大脑,告诉它力量去了多少,用了多少。

这种被称为激动剂和拮抗剂的原始方法在啮齿类动物身上进行了试验。麻省理工学院的研究小组控制了7只老鼠,切断每只老鼠后腿的肌肉和心脏。然后,研究人员将其移植到长约3厘米的肌肉上,连接被切断的心脏,让这些老鼠继续存活4个月。当把电极绑起来时,这些移植的肌肉就会一起运动收缩,它们还发出与这种刺激成比例的电信号。

我们再来科普一下肌肉神经知识。神经信号是将金属元素从肌浆网释放到肌浆的电子信号。每一块骨骼肌材料都由机器神经元控制,它将来自大脑或脊髓的信号传导到肌肉上。

接着,动作电位的电信号沿着神经元的轴突传递,轴突通过肌肉分离,与神经肌肉功能中的各种肌肉纤维相连接。与神经元相互作用的肌肉上的肌膜区域被称为运动端屏蔽。

神经元轴突的点叫做突触末端,它并没有真正触及神经电机端末端。电信号然后直接向肌肉发送一个明确的信号,允许肌肉运动。

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