非一般的义肢，助中国队首获全球“仿生奥运会”冠军

科技日报记者金凤报道：

在一个机械臂与人体完美融合的场景中，残缺的右前臂被一只机械臂所替代。这只机械臂不仅外观逼真，更具备超乎想象的灵活性。在瑞士苏黎世举行的第三届全球辅助技术奥运会赛场上，中国选手徐敏用这只机械臂完成了一系列惊人的动作——提重物、抓纸片、摞杯子、绕铁环、盲盒取物等，并且一气呵成，毫无失误。最终，他以90分的优异成绩斩获了本届大赛“上肢义肢”组的冠军。

在这场顶尖竞技中，与徐敏并肩作战的是来自东南大学和苏州生物医学工程技术研究所的科研团队。他们的参与，让义肢的运动可靠性、负载能力和灵巧性得到了极大的增强。此次夺冠不仅展现了徐敏卓越的竞技实力，更标志着中国在科技助残领域的顶尖水平。

这并非只是一场简单的比赛。背后隐藏着复杂的科技秘密——肌电信号解码识别与肩部运动意图监测，这些高科技手段使得义肢运动更为精准、流畅。

“全球辅助技术奥运会”每四年举办一次，由瑞士苏黎世联邦理工学院发起，是全球范围内辅助技术领域的顶级赛事。本次大赛中，上肢义肢组的竞争尤为激烈。选手们需要在限定时间内完成一系列复杂的义肢操作任务，如提重物、双臂协作、精细物体抓取、盲盒抓取等，任务完成数量和完成时间是评判成绩的主要标准。

此次比赛所使用的义肢融合了三项尖端技术，分别是肌电信号的解码识别、力感知与力反馈，以及灵巧机构的设计。这些技术共同为残疾人选手赋予了超越常规的能力，让他们在比赛中展现出惊人的表现。那么，这些义肢是如何与人体无缝配合，以最短的时间完成最复杂的动作呢？这背后的科技奥秘让人着迷。

人的每一个动作背后都是由大脑感知环境后产生的脑电波所驱动的。这些脑电波沿着脊髓神经传输，到达身体的各个部位。在前臂，肌电信号会控制肌肉收缩，从而驱动动作的产生。对于残疾人来说，要想让他们自如地使用义肢，就需要对肌电信号进行解码和识别。宋爱国解释道，研发团队会在选手的前臂残肢的皮肤上贴上电极片，这些电极片能够解读并识别残肢的肌电信号，然后将这些信号转化为驱动义肢运动的动力。

在比赛中，残疾人选手需要操纵义肢抓取各种物体。由于残疾人控制义肢的信号源相对有限，因此确保手指、手腕的精准和可靠运动成为了一项巨大的挑战。为了解决这个问题，团队领导、来自中国科学院苏州生物医学工程技术研究所的博士后胡旭晖为我们揭示了他们的创新方案。他们为徐敏量身定制了穿戴式肩带，这个肩带内置了拉伸传感器，可以实时监测徐敏弓背时的肩膀运动状态。传感器通过与残肢端获取的肌电信号协同作用，精准地控制手指的开合角度以及手腕关节的旋转角度。当徐敏弓背的角度增大时，肩部的位移量也会增大，从而促使手指开合度增大。反之，亦然。这样的科技奇迹，让人赞叹不已。力反馈与力控制：让义肢动作“张弛有度”，如臂使指

在比赛中，选手面对的任务千变万化，时而需要精细地拧灯泡、反转手腕摞杯子，时而要提矿泉水瓶、握榔头、拎水壶。对于这样的挑战，义肢技术如何确保选手能够精准控制力度，完成各种复杂动作呢？

这一切的秘诀在于力反馈与力控制。宋爱国团队在义肢的手指上植入了力触觉传感器，它能够检测抓取物体时义肢的力度和力的分布。通过震动刺激，这些信号被传递给手臂，让选手能够感知并调整自己的动作。当抓取力度过大时，震动刺激会更强烈，选手可以根据这种感觉微调力度，确保动作的精准完成。

虽然比赛动作源于日常生活，但抓取一些精细动作或特殊物体对上肢残疾人群来说仍具挑战。对此，团队创新设计义肢，使其更灵活、稳定。他们甚至在义肢手指上设置了四个不同的抓取区，以适应各种形状和重量的物体。

第一个功能区被设计成水平方向，可以轻松抓取纸片、药匙等平直物体。第二个功能区则采用内嵌的圆弧状设计，使得握住榔头、瓶子等物品更加稳固。第三个功能区是半球面设计，可以轻松抓握珠子等圆形物体。第四个功能区则设置在手指的两个关节处，便于进行拎水壶等负重动作时固定物体位置。

要在尽可能短的时间内，以尽可能少的失误完成规定动作，不仅考验义肢技术的稳定性和准确性，也需要对复杂的赛场环境有敏锐的感知力。这种技术与设计的结合，让义肢如同选手的真实手臂一般，实现了“张弛有度”的完美动作。胡旭晖谈及的那场比赛中，有一项任务颇为引人注目，就像一场视觉与感知的较量。这项任务如同开启一个神秘的盲盒，参赛者需指挥义肢穿过一片未知的迷雾，即被遮挡的毛刷，在完全无法看见的情况下抓取形态各异、硬度不一的圆柱体。在这场挑战中，胡旭晖的团队独树一帜，他们赋予了义肢一双“眼睛”，在手指上巧妙地安装了摄像头。借助先进的视觉识别技术，摄像头捕捉到的图像信号被瞬间转化为清晰的光信号，为徐敏提供了准确的指引。正是这一创新举措，使得徐敏成为所有参赛者中唯一完成这项艰巨任务的选手。

胡旭晖团队的这次夺冠经历不仅仅是对技术的肯定，更是对他们科研理念的认同。他们意识到，科研的初衷应始终以满足残疾人的实际需求为出发点。未来，他们将继续致力于研发更具人性化、功能更强大、使用更便捷的义肢手。希望通过他们的努力，能够让更多的残疾人群体从中受益，体验到人机共融的奇妙与便捷。“我们想让义肢手不仅仅是科技的产物，更是人性的延伸。”胡旭晖充满期待地说道。