从「3D打印肌肉」到「意念移动机器」，探访哥大神秘机器人实验室

　　近日，记者Hilary Brueck获准进入哥伦比亚大学博士研究生们的地下实验室一探究竟，在那里，她发现了很多有趣的东西。在这个地下实验室中，有几名学生在试图用眼神控制机器人，有几个机器人正在制作披萨口感的西兰花，还有一些机器人正在学习怎样帮助瘫痪的病人走路。

　　援助之手

　　这个仿生手套是为丧失了控制手掌和抓取物体能力的中风病人研发的。该系统使用 EMG 腕带来检测病人前臂肌肉传递出的信号，从而刺激他们手掌的张合。

　　介绍完理论之后，博士研究生Sangwoo Park演示了该技术—由另一个同事控制手套的抓取功能。然而，当该产品开发完成时，病人可以使用自己的手臂控制该设备。

　　该产品设计的意愿是帮助病人完成更多需要两只手才能完成的工作，比如打开罐子、挤牙膏、切蔬菜或者提着有两个把手的锅之类。

　　意念控制的机器人

　　博士研究生Iretiayo Akinola和他的同事正在开发一款EEG头套，这个头套可以与机器人进行交流(右边的白色物体)。该系统通过Akinola头上的电极帽来读取他的大脑信号。首先，Akinola 凝视着电脑屏幕上其中一个闪烁的光点。每一个光点代表着房间的不同区域，机器人被设置为可以在这些区域工作。当 Akinola 看向其中一个地方的时候，EEG 电极帽可以识别出具体的位置。然后计算机将向机器人发送信息，机器人则迅速响应前去清理该区域。

　　该系统仍在完善当中。在BI参观实验室的时候，机器人出现了一些技术上的故障，但是，该团队希望这项技术最终能让人类和机器人更高效地联合工作。

　　为国际空间站设计的抓取机器人

　　博士研究生Tianjian Chen正在制造的这款早期原型机是为了让NASA在国际空间站的新型浮动式Astrobee机器人中使用的。他希望为Astrobees设计一款更加高效的机器人手掌，在可以抓住如锤子或者足球一类较大的物体的同时，还能够用其钳式抓取握住一些较小的物体(如下图演示，来自哥伦比亚的机器人操作和移动实验室)。

　　Chen表示原型机需要「非常巧妙的机械设计」来让机器实现高效的能源利用。理想情况下，该手掌仅依靠一个马达进行运作。

　　食物打印机

　　博士研究生Jonathan Blutinger在哥伦比亚的「创意机器」实验室工作，该实验室的研究员正在制造一款打印食物的机器人，他们希望有一天可以让西兰花尝起来像披萨。同样的技术可以定制肉类来改善营养缺乏的情况或者打印出特殊的帮助人们减肥的食物。「这将成为未来的健康食谱，」Blutinger 说。

　　研究员正在使用蓝色激光二极管使厨房打印机成为现实。他们同样在使用反光镜对激光在食物上的落点进行微调，他们表示这可以让主厨更加容易地控制加热部位。

　　机械肌肉

　　创意机器实验室正在打印出来的这些黑色的网格状的肌肉让机器人可以在没有气泵、压缩机或者其他一些笨重的外接设备的帮助下自主行走。仅仅需要一个动力源就可实现。(该 3D 打印技术还不能用于人类。)

　　帮助ALS患者缓解头痛综合征的头套

　　这个小装置为ALS(肌萎缩性侧索硬化症)患者设计，ALS是一种无法治愈的疾病，会大幅削弱患者颈部肌肉力量，让其不足以支撑病人的头部。这让病人很难看到周围的环境，甚至吞咽也成问题。使用操纵杆，病人(或者陪伴病人的人)可以在这个支架的帮助下抬起头。

　　帮助病人行走的训练系统

　　该系统为中风病人以及老年人和患有脑性麻痹的病人而设计。当病人在跑步机上行走时，研究员可以通过电线刺激他们的腿部跑上跑下模拟颠簸的力量，从而重新训练一个人行走的方式并且在行走过程中纠正错误。该系统已经在两名中风病人身上进行了实验，经过15个阶段的训练，两名病人的步伐均有所提升。

来源：实验与分析