大家都知道殘奧會,也知道機器人運動會,但很少有人知道“半機械人仿生運動會”(Cybathlon),聽起來非常的賽博格(Cyborg:機械化有機體),甚至你可以把它直接稱作“賽博格奧運會”。
半機械人運動會和奧運會一樣,也是每四年舉辦一次,自2016年舉辦第一屆以來,至今已是第三屆。但與奧運會不同但是,它是由瑞士蘇黎世理工大學(xué)舉辦的非營利性賽事,旨在通過競技,提升各國的假肢技術(shù),并不斷提高殘疾人的生活質(zhì)量。
在今年10月底舉辦的賽博格奧運會中,來自蘇州的70后大姐徐霞,蟬聯(lián)了手臂義肢組的冠軍,簡直就是現(xiàn)實版的阿麗塔。
handson隊奪冠
圖:cybathlon.ethz.ch
賽博格運動會不是單打獨斗的個人賽,每一位參賽的殘疾人背后都有一只專門負(fù)責(zé)技術(shù)的隊伍。就像阿麗塔一樣,徐霞姐有自己的“依德醫(yī)生”。
徐霞姐和“依德醫(yī)生”的隊伍名稱叫“handson”諧音“handsome”,這帥氣的隊伍名稱配上酷炫的機甲手臂,透露出樂天派的感覺。徐霞姐的團隊成員分別來自東南大學(xué)和中科院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所,是專門進行人機交互機械手研究的科研人員。
繞圈,不碰到中間的金屬管
圖:cybathlon.ethz.ch
在電影《阿麗塔》中,依德醫(yī)生是在戰(zhàn)爭的廢墟中遇到了身體殘破的阿麗塔,然后帶回醫(yī)治、改造。而徐霞姐和機械手團隊相遇的故事,則更充滿陽光。
電影《阿麗塔》
1997年,不滿18歲的徐霞在工廠里工作時,右小臂不慎被幾十噸重的液壓床卷了進去。不過徐霞姐樂觀堅強,并沒有因為失去小臂而心灰意冷,而是樂于體驗新的事物、尋求新的挑戰(zhàn),她還積極參加各種活動,并沒有因為自己的殘疾而逃避社交。
正是因為徐霞的樂觀主動,2019年在蘇州殘聯(lián)舉辦的一次活動中,她結(jié)識了正在東南大學(xué)讀博的胡旭輝,當(dāng)時的他,師從宋愛國教授,研究的課題正是人機交互機械手,兩人一拍即合,并成機械臂的“研究搭子”,并相約一同參加賽博格運動會。
手臂假肢賽分為十個關(guān)卡,并對應(yīng)了生活中的十種場景。第一關(guān)是提不同重量的水瓶并擺放至指定位置,主要考驗的是假肢對物體重量的感知能力。
提水瓶
圖:cybathlon.ethz.ch
后面幾關(guān)分別是收廚具、穿衣服、擰燈泡、釘釘子、擰瓶蓋、物體感知、繞電圈、摞杯子、插鎖孔。每關(guān)都有不一樣的考量側(cè)重點。
這些項目雖然看起來都很日常,甚至感覺是我們生活中微不足道的小事情,但其實對于霞姐和其他的殘障人士來說,每一次發(fā)力、每一次旋轉(zhuǎn)或拾取,都不像我們普通人一樣輕松。
因為這個過程中不僅考驗的是徐霞姐的操作能力,更考驗的是機械手的靈敏度。
尤其是擰燈泡的時候,力度過大會把燈泡捏碎,力度過小則不能把燈泡擰好,所以這場比賽考驗的不僅是選手和義肢的配合,更考驗的是義肢的科技含量,是一場真正的賽博競技。
用義肢擰燈泡
圖:cybathlon.ethz.ch
霞姐所使用的義肢就是經(jīng)過胡旭輝團隊精心調(diào)試過的機械手臂,里面充滿了科技含量。
它就像是一個遍布“神經(jīng)”和“肌肉”的手臂,穿在了霞姐的肩上,傳感器就是它的神經(jīng),機械裝置就是它的肌肉,再通過接口處的信號傳遞裝置連接主體。
比如說把“手”部感知到信號傳回給霞姐,霞姐再將自己的指令信號發(fā)出給機械臂去執(zhí)行,就像是想想自己在控制手臂,然后就真的能控制了。
其中最難的一關(guān)是盲盒探物,因為機械臂要在盒子里感知里面物體的型號,并按順序取出。我們普通人的皮膚,幾乎每一處都有觸感、痛感、溫度感、壓力感和癢感,但機械臂就不一樣了,對形狀和觸覺對感知是非常薄弱的,這同樣也是義肢領(lǐng)域中非常難功課的一關(guān)。
盲盒探物
圖:cybathlon.ethz.ch
但胡旭輝另辟蹊徑,在機械手末端直接安上了攝像頭,雖然咱感知不到,但咱可以看得到,主打一個絕不沒苦硬吃,后來霞姐也成為這關(guān)唯一一位拿到得分的選手。
為了比賽成績,霞姐和胡旭輝精心規(guī)劃了比賽時的流程和節(jié)奏,來保證可以更快更好地完成比賽,比如什么樣的動線更省時?什么樣擺放物品的順序更高效?如果出現(xiàn)失誤,也絲毫不猶豫直接進入下一關(guān)。
大家還可以看到,在比賽期間,霞姐左手一直在觸碰右肩處的一個位置,這就是她不斷在調(diào)節(jié)機械臂的手動釋放開關(guān),來保證機械臂最快速度的張開,來加快比賽節(jié)奏。
最終徐霞姐通過10個關(guān)卡的測試,拿到了90分的高分,摘得手臂義肢賽組的桂冠。
圖:新華社
本屆賽博格運動會一共有8項賽事,包括:腦機接口(BCI)、功能性電刺激(FES)、手臂假肢(Arm)、下肢假肢(LEG)、外骨骼(EXO)、輪椅(WHL)、輔助機器人(ROB)、視覺輔助(VIS)。
其中輔助機器人和視覺輔助是今年新增的兩項賽事,競爭也非常激烈。每個項目都有十關(guān),每一關(guān)代表10分,按照得分排名,得分相同則快者勝。
其中,最直觀能展示比賽中的水平的就是腦機接口賽事。團隊通過植入或外戴式的頭部傳感器,接受腦部神經(jīng)元發(fā)出的信號,并對計算機作出指令。這意味著對于癱瘓患者而言,他們僅通過腦部思維活動就可以靈活指揮計算機完成任務(wù)。
Phillip正在進行腦機接口比賽的訓(xùn)練
圖:Knowable Magazine
剪發(fā)后的Phillip以滿分的成績
獲得本屆腦機接口賽事的冠軍
圖:cybathlon.ethz.ch
但是由于腦接口是需要進行頭部手術(shù)的,很多參賽團隊大多都選擇采用外置設(shè)備來進行比賽。
外接設(shè)備非常考驗選手的專注力,因為如果腦子里同時出現(xiàn)“向左轉(zhuǎn)”和“我餓了”的信號,會馬上同時被接收器接到,影響執(zhí)行速度。所以在執(zhí)行任務(wù)時,要專注的控制腦子里的雜念,才能達(dá)到最終目的。
但是腦接口植入就不會有這個問題,因為植入電極可以放在運動皮層旁邊,只監(jiān)聽相關(guān)神經(jīng)元的活動、接受指令,而忽略其他無關(guān)的雜音。這使得指令的準(zhǔn)確性、速度和控制力都大大提升,所以執(zhí)行的準(zhǔn)確率也是普通外接設(shè)備的一倍以上。
這項賽事的發(fā)起人Robert Riener,是蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的機器人和康復(fù)醫(yī)學(xué)的專家。他2013年在報紙上看到一篇報道,講述了一位裝著假肢的男子參加了攀爬芝加哥威利斯大廈的比賽,于是他想可以專門舉辦這樣一場殘疾人比賽,讓更多人意識到殘疾人也可以擁有超越肉體束縛的能力。
Robert Riener
圖:cybathlon.ethz.ch
所以,賽博格運動會從本質(zhì)上來看和殘奧會完全不同,殘奧會注重的是更高、更快、更強,而且不允許假肢上有馬達(dá)、顯示器和傳感器等科技裝置來保證比賽的公平公正。
但是賽博格運動會是科技烏托邦,殘疾人比拼的不是體魄,而是駕馭科技的能力,真正做到讓科技服務(wù)于人,讓人受益于更好的科技。
在賽博格運動會之外,我們在小紅書上也發(fā)現(xiàn)了一位賽博格博主Jessica,她在一場燒傷事故中失去了自己的左手,在幾次手術(shù)和心理重建后,她選擇和自己的機械手臂和解,并重拾自信。
博主Jessica
她還拋出了很多有趣的議題,來解答網(wǎng)友對機械臂的疑惑,比如:手截肢了去做美甲可以半價么?機械臂是如何控制和訓(xùn)練的?以及機械臂是否可以讓你成為“大力神”?
雖然機械臂并不能讓她獲得超出正常人的神力,也不能做更多復(fù)雜的操作,甚至美甲也不能打折,但是無數(shù)位“Jessica”和“霞姐”都通過自己的經(jīng)歷告訴我們:精神的完整與軀體的殘缺無關(guān),頑強的意志是克服所有困難的奧義。
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