机器人“第三拇指”机器人“第三拇指”
如果人类多了一个“机器拇指”,这个“第三拇指”会如何改变人的生活和行为?
近日,伦敦大学学院(UCL)研究团队的一项新研究发现,使用机器人“第三拇指”不仅可以单手拧瓶盖、穿针,还可以弹吉他。
该团队训练人们使用“奇异的”机器人拇指,那些接受过使用拇指训练的参与者越来越觉得自己的拇指是身体的一部分。人们发现,用户可以用一只手(现在用两个拇指)有效而灵活地执行诸如建造积木塔之类的任务。
该团队研究了额外的机器人拇指是否能够成功增强运动能力,以及它对生物的神经表征和功能的影响。健全的参与者接受了超过5天的训练,他们使用他们的第三拇指进行日常使用,包括实验室和非结构化。
相关研究以《机器人手增强驱动神经身体表征的变化》为题发表在Science Robotics杂志。
相关论文相关研究发表在《科学机器人学》(Science Robotics)杂志上,题目是“机器人手增强驱动神经的物理表征变化”。相关论文
作为英国皇家艺术学院获奖研究生项目的一部分,设计师丹妮·克劳德(Dany Claude)开发了一个名为“第三拇指”的装置,旨在重建人们看待假肢的方式,从替代失去的功能到扩展人体。
伦敦大学学院的Tamar Makin教授的神经科学家团队碰巧正在研究大脑如何适应身体增强,所以Claude被邀请加入进来。
该研究的主要作者、伦敦大学学院认知神经科学研究所的马进教授告诉媒体:“身体增强是一个不断发展的领域,旨在扩展我们的身体能力,但我们对大脑如何适应它缺乏清晰的认识。
通过研究人使用第三拇指,我们试图回答关于人类大脑是否可以支持额外的身体部位以及该技术如何影响我们的大脑的关键问题。”
研究的实验设计通过研究人员使用第三个拇指,我们试图回答关于人类大脑是否可以支持额外的身体部位以及这项技术如何影响我们的大脑的关键问题。这项研究的实验设计。
手部增强的行为相关性手动增强的行为相关性
具体是怎么操作的?
据了解,第三个拇指很容易定制。它由3D打印而成,佩戴在用户实际拇指的对面,靠近小指的一侧。它由用户的压力传感器控制,压力传感器位于足部和大脚趾下方,然后与机器的拇指无线连接。通过这种方式,两个脚趾传感器可以感知佩戴者压力的细微变化,以控制拇指的不同动作。
通过系统的训练,参与者很快学会了拇指使用的基本知识,训练使他们成功地提高了运动控制能力、灵活性和手拇指协调能力。参与者甚至可以在“分心”的时候使用大拇指,比如一边做数学题一边搭木塔,或者蒙住眼睛灵活操纵第三个大拇指。
“我们的研究表明,人们可以很快学会控制增强设备,并在不过度思考的情况下为自己的利益使用它们,”核心研究团队成员、伦敦大学学院认知神经科学研究所和Dani Clode Design的设计师丹妮·克劳德(Dany Claude)在接受媒体采访时表示。我们看到,当使用第三个拇指时,人们改变了他们自然的手部动作,他们也报告说,机器人拇指感觉像自己身体的一部分。"
该研究的第一作者、伦敦大学学院认知神经科学研究所宝琳娜·基尔巴说:“有朝一日,身体增强可能会以多种方式对社会产生价值,例如让外科医生在没有助手的情况下工作,或者让工厂的工人更高效地工作。”
手部增强后生物手部呈收缩状该研究的第一作者、伦敦大学学院认知神经科学研究所的鲍莉娜·基尔巴(Paulina Kilba)说:“有一天,身体增强可能会在许多方面对社会产生价值,比如让外科医生在没有助手的情况下工作,或者让工厂工人更高效地工作。”手加强后,生物手收缩。
他补充道:“这可以彻底改变假肢的概念。它可以帮助那些只能永久或暂时使用一只手的人用那只手做任何事情。但要做到这一点,我们需要继续研究复杂的跨学科问题。这些设备如何与我们的大脑互动?”
研究人员要求参与者只使用增强的手来完成相关任务,并检查他们发展手和机器拇指之间互动的能力。参与者在各种行为和大脑成像测试中进行MRI扫描,旨在确认训练前后手部增强的表现。
测试结果显示,在大脑的感觉运动皮层中,用第三个拇指加强的手的表情发生了微妙但显著的变化。在他们的大脑中,每个手指都与其他手指完全不同;在这项研究的参与者中,每个手指对应的大脑活动模式变得更加相似。
一周后,一些参与者再次接受扫描,他们大脑和手部区域的变化已经消退,表明这些变化可能不是长期的,尽管需要更多的研究来证实这一点。也就是说,第三拇指的使用削弱了生物手的自然运动协同。
基尔巴说:“我们是第一个在实验室外使用增强设备的研究。这是第一个在长期训练中进行多日增强的研究,也是第一个没有训练的对照组的成功。我们的研究显示了神经科学家与设计师和工程师密切合作的价值,以确保增强设备充分利用我们大脑的学习和适应能力,同时确保增强设备可以安全使用。”
马进教授补充道:“进化并没有让我们准备好使用额外的身体部位。我们发现,为了以新的和意想不到的方式扩展我们的能力,大脑需要适应有机体的特征。”
一般来说,运动增强很容易实现,具有灵活运用、减少认知依赖、增强感觉的潜力。这一神经认知结果对于未来增强技术的成功实施至关重要。(摘自深度科技)(编辑/唐珂)
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