Cybathlon 2016：機(jī)器人技術(shù)助力殘疾人的第一場運(yùn)動會

關(guān)于智能義肢、外骨骼、腦機(jī)接口，常出現(xiàn)在paper和demo中，但在真實(shí)生活卻鮮有見到。它們究竟發(fā)展如何呢，我們心里都有一個(gè)問號。不過，今年10月8日，一個(gè)真刀真槍的比賽即將在ETH展開——由身患?xì)埣驳钠胀ㄈ藚①?，大學(xué)和公司作技術(shù)支撐，一起用運(yùn)動會的方式挑戰(zhàn)當(dāng)前殘疾人在機(jī)器人輔助下的極限！

比賽共有6個(gè)項(xiàng)目，動力假肢競賽（上肢和下肢）、外骨骼驅(qū)動競賽、基于FES技術(shù)的自行車競賽、輪椅競賽、腦機(jī)交互競賽。

1. 動力大腿假肢競賽

這項(xiàng)競賽包含走獨(dú)木橋、上下斜坡、爬樓梯等眾多困難的任務(wù)，要求選手快時(shí)間完成。傳統(tǒng)的被動式機(jī)械腿大問題是膝關(guān)節(jié)彎曲時(shí)被動式假肢無法承受體重，因而從椅子上坐起、上下樓梯等日常生活常見任務(wù)都存在問題。因此參賽的動力型機(jī)械腿備受期待。

2. 動力上肢假肢競賽
包含雙手配合搬運(yùn)物品、掛紙片、撿拾物體等生活常見任務(wù)。由于當(dāng)前靈巧手仍然被有限的功能和價(jià)格所限，多數(shù)截肢患者仍然不愿意使用相應(yīng)假肢。這個(gè)比賽中搬運(yùn)物品和撿拾小物體等要求負(fù)載和精確操作的任務(wù)都非常具有挑戰(zhàn)性，我們可以看到當(dāng)前前沿的了肌電信號控制靈巧手間的比拼。

3. 基于FES技術(shù)的自行車競賽 FES全稱Functional Electrical Stimulation(功能性電刺激)，與前兩項(xiàng)比賽用來自人體的EEG/EMG信號來分析并驅(qū)動電機(jī)不同，F(xiàn)ES是來自外界的信號用來刺激肌肉進(jìn)行運(yùn)動。這項(xiàng)比賽的參與者為全身癱瘓患者，要求快速度騎自行車到終點(diǎn)。FES技術(shù)用于醫(yī)療康復(fù)已經(jīng)很久，但用于實(shí)時(shí)高效地控制身體仍然是一個(gè)難題。

4. 外骨骼/輪椅競賽
外骨骼和輪椅競賽都包括避障、過凹凸障礙物等任務(wù)。外骨骼競賽將主要考察其動力、能耗、穩(wěn)定性，輪椅競賽則聚焦于控制算法如何為輪椅提供更強(qiáng)大的移動性和更好的舒適性。

5. 腦機(jī)交互競賽
全身癱瘓患者通過腦機(jī)接口操作電腦游戲中的虛擬人物躲避虛擬障礙物。眾所周知腦機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)需要大量標(biāo)定時(shí)間且諸如導(dǎo)電液未正確涂抹等小bug不斷，這項(xiàng)比賽的看點(diǎn)就是BCI的研究如何脫離實(shí)驗(yàn)室的理想環(huán)境，在真實(shí)使用場景下實(shí)現(xiàn)精確穩(wěn)定的交互效果。

Cybathlon

意義何在

總的來說，六項(xiàng)比賽分別針對不同類型的殘疾人士，內(nèi)部任務(wù)的選取都基于現(xiàn)實(shí)生活迫切需要的功能，同時(shí)通過高強(qiáng)度運(yùn)動會的形式使其實(shí)現(xiàn)要求基于又高于現(xiàn)實(shí)生活。
想起曾經(jīng)導(dǎo)師說自己研究HRP-2跳舞，是想用高難度的動作實(shí)現(xiàn)反“push”人形機(jī)器人硬件的進(jìn)步。在我看來這項(xiàng)比賽意義相似。
此外，Cybathlon 2016是世界上個(gè)使用機(jī)器人技術(shù)和仿生技術(shù)的殘疾人運(yùn)動會（殘奧會不允許這種高科技輔助設(shè)備）。比起身體+精神的組合，科技+精神的組合同樣值得期待。
那么各參賽隊(duì)伍準(zhǔn)備得怎么樣了？我們選取了DRC 2015第二名ihmc隊(duì)伍在外骨骼比賽中的訓(xùn)練視頻。令人感動的視頻，感謝運(yùn)動員Mark和背后機(jī)器人學(xué)家們的努力！

ihmc的宣傳logo，外骨骼讓殘疾人離開輪椅，重新步入生活