工程师推出新补丁可以帮助人们控制机器人外骨骼
嘿，超级英雄粉丝们，来认识一下研究人员，让现实生活中的钢铁侠技术成为可能。在一项新的研究中，来自韩国和美国的工程师开发了一种可穿戴的弹性贴片，可以帮助弥合人与机器之间的鸿沟，并为世界各地人类的健康带来好处。
该贴片大约有创可贴大小，可以粘在您的皮肤上并接收来自人体肌肉的微小信号。在实验室实验中，研究人员表明，人类可以使用这些设备更有效地操作机器人外骨骼，这些机器试图模仿甚至增强人类肌肉和骨骼的力量。
该团队希望有一天，类似的贴片可以帮助行动不便的人移动机器人手臂或腿，甚至帮助医生诊断神经系统疾病。
“我们从肌肉中获取这些自然信号，并将它们发送到外部设备，以便人们更好地控制，”科罗拉多大学博尔德分校保罗·M·拉迪机械工程系副教授肖建良说。
肖与韩国科学技术院 (KAIST) 电气工程学院副教授 Jae-Woong Jeong 一起领导了这项研究。该团队本月在《科学进展》杂志上描述了其被称为可拉伸微针粘合贴片(SNAP)的设计。
SNAP 的秘密在于研究人员所说的“微针”。这些贴片与大约 144 根针头的阵列集成在一起。它们由涂有金的硅制成，长度不到百分之一英寸，因此肉眼很难看到。
用小针刺入身体的想法可能听起来很可怕，但该团队的微针仅进入皮肤的表层，并且长度不足以到达身体的疼痛传感器。这使得贴片即使长时间佩戴也非常舒适。
“人们可以佩戴这些贴片一周，我们几乎看不到任何皮肤刺激，”郑说。
就像你自己的皮肤一样
肖指出，人体就像许多机器一样，几乎持续不断地产生电流脉冲。
每当你弯曲手臂、扭转背部甚至抽动手指时，电流就会沿着你的肌肉纤维流动。医生通常使用粘贴在皮肤上的凝胶电极来监测这些肌电图 (EMG) 信号，但这项任务可能会变得棘手——凝胶会随着时间的推移而变干，当人们跳跃或跑步时，电极经常会滑动，从而导致数据质量不佳。
在这项新研究中，Xiao、Jeong 和他们的同事着手设计一种肌电图传感器，其功能几乎就像你身体的一部分一样。
该团队的 SNAP 设备是由弹性聚合物底座制成的独立机器。它们采用由超薄金属制成的可拉伸蛇形线。它们还配备了自己的电池，并且具有非常强的弹性：在实验室实验中，研究小组发现，即使人类受试者在跑步机上跑步或深蹲时，这些贴片也能收集准确的肌电图数据。
“贴片的变形方式与你自己的皮肤非常相似，”肖说。
人与机器
他们还可以帮助人们做一些非常非人类的事情。
为了测试这些可能性，韩国科学技术院的研究人员在实验室进行了一系列实验，他们要求真人承担一项日常任务——从地板上举起重物。在这种情况下，人类帮了一点忙。他们绑在一台看起来有点像背包的机器上，为下背部提供机器人助力。
一些受试者还在臀肌上方佩戴了 SNAP 装置。当贴片检测到受试者在举重过程中弯曲肌肉时，设备会寻求帮助。他们向机器人背包发送无线信号以开始移动——这一切都在不到一秒的时间内完成。研究小组报告称，与单独使用机器人外骨骼的受试者相比，佩戴这些贴片的人类在举重时使用的肌肉力量平均减少了 18%。
“这些设备可以减少完成某些任务所需的肌肉，”肖说。
他补充说，在他们的补丁进入现实世界之前，研究人员还有很多工作要做。首先，他们需要用其他类型的外骨骼机器测试这些工具。
尽管如此，托尼·斯塔克可能很快就不再是城里唯一的钢铁侠了。
“我们希望我们在实验室的工作最终能够帮助很多人改善生活，”肖说。
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