日本研发脑电波控制机械手，让你瞬间拥有“第三只手”

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有些人特别擅长“一心二用”，有些人每天忙到恨不得有“三头六臂”……

近期，日本国际电气通信基础研究所（ATR），研发出利用脑电波控制的机械手，作为人类的“第三只手”，柔韧地帮你处理多项任务，据悉，这只“手”有望提高并挖掘人类潜在的能力。

研究人员在《Science robotics》杂志上写道“在这项新的研究中，测试者能够在同一时间间隔内完成两项不同的任务，方法是使用自己的四肢，与大脑控制的、与身体分离的机械臂配合使用。”

在这项研究中，身体健全的测试者端起一块板子，板子的周围是不稳固的围栏，测试者要确保在板子上的球子不会滚出去。

另一任务则是用意念控制机械手，使其可以抓起别人递过来的一个瓶子。在这个过程中，电脑会读取脑电波，并纪录活跃的神经元。测试员要在脑海中想像要抓瓶子的意图，电脑读取后，会把想法变成行动。而下一环节，要求志愿者同时执行这两项任务。

“第三只手”完美抓住了瓶子！这位小姐姐可以说是相当厉害了。有一些测试者在多任务处理实验上表现优异，有些则不然，于是出现了“两极分化”的现象：有些人擅长多任务处理，成功率高达85%；而有些人不擅长多任务处理，成功率只有52%。

这只手臂的研发者之一Penaloza对此解释说，对于有些人成功率较低，只能说明这部分人转移注意力的能力相对较弱，而不代表脑机接口的准确率。另一位研发者Nishio表示，人们应该更加关注这些测试者学会同时完成两个任务所花费的时间。两位研究员认为人们通过使用像这样的脑机接口，可以提供正确的生物反馈，这有助于人们更好的学习多任务处理。

人类脑海中出现的不同想法会触动不同区域的神经元。这个机械手臂配有脑机介面，使用EEG信号来捕捉大脑活动（此处使用了九个电极）。通过算法，把不同动作和脑电波波形对应，设备通过读取不同的脑电波，理解人类的不同意念并执行。

此前的脑机交互技术大多要求使用者静坐不动，充分集中注意力完成操作机械臂这个单一任务，主要适用于身体严重残疾人士。而本文这项技术将扩展脑机交互的应用范围，可用于研究和提高健康人群的多重任务处理能力。日后的研究有望在医疗健康领域起一定的作用。

长久以来，岛国偏爱许多手。比如，下面庆应大学之前发布的MetaLimbs。

看这造型，你可别以为这只是个样子货，在很多时候，手需要忙来忙去，但脚却非常的闲，为了能调动脚的积极性，这双机械手臂就是为脚准备的 。

此外，机械臂的手部，还可以换成电焊枪、螺丝刀等工具，用来帮助使用者完成多种类型的任务

小心！现在，机器人可以控制你了

近日，来自日本庆应大学的机器人专家开发出一种新型远距临场机器人 Fusion，允许操作者远程控制别人的身体来帮助他们完成操作任务。Fusion「栖居」在代理者的背上，具备立体视觉和双声道听觉，可以通过控制机械臂和机械手指导代理者的动作，还可以改变代理者的方向。该系统具备有向性、强制性和诱导性，目前相关论文已在 SIGGRAPH Emerging Technologies 2018 上得到展示。

远距临场机器人通过一个装有摄像头的机器人可以查看遥远的地点。它具有广泛的实际应用，如在军事和太空研究中的应用。市面上的大部分远距临场机器人（telepresence）都挺有吸引力的，因为它们可以提供类似移动代理人（mobile agency）的功能，即带着你远程游走。只要你想此类机器人可以实现很棒的功能，比如远程控制，在动物园中寻找大象，但是它们并非在所有情况下都那么厉害，譬如你想在需要物理互动的合作性任务中帮助他人。合作，尤其是指令，通常取决于一个人向另一个人展示如何做某事的肢体动作，即使远距临场机器人有一个或两个手臂，它也未必能与远程用户产生有效的直接互动。请加微信公众号：工业智能化(robotinfo) 马云都在关注

日本庆应大学的机器人专家开发出一种新型远距临场机器人，允许用户远程控制别人的身体来帮助他们完成操作任务。（类似的想法还有 Tele-Actor，它是由机器人专家、艺术家 Ken Goldberg 及其在 UC 伯克利的同事构思出来的。）庆应大学的研究者将它们创造的系统称为 Fusion，它「栖居」在人的背上，用户可以使用自己的第二双手臂（即机器人的机械臂）展示如何完成任务，甚至还可以直接移动「被栖居者」的手臂。

「Fusion」通过给两个人共享相同视角来实现身体代理：一个是代理者（surrogate），一个是操作者（operator），它使用安装在代理者身体上的两个机械臂来扩展操作者手臂的移动距离和动作。这些手臂可在合作场景中独立于操作者手臂来使用，也可以被连接到代理者手臂上，直接远程辅助和支持代理者的动作。

操作者使用现成的头盔显示器（Oculus CV1）连接自己和代理者的身体。代理者背上的三轴机器人头部具备立体视觉和双声道听觉，它还有两个仿人机械臂（6 个自由度）和可移动的手部。

代理者正面展示

通常，此类语境中「代理」指由人类控制的完全独立机器人，如 MIT 的 HERMES 项目，远程人类使用 VR 通过机器人的眼睛看到场景，同时通过移动自己的手臂来控制机器人的肢体。Fusion 的运行原则与其类似，但不同点在于它「栖居」在人类的背上，它运行时具备不同程度的侵入性：

有向性（Directed）：机械手可以帮助或命令代理者的动作方向。

强制性（Enforced）：远程用户可以把机器臂与代理者的手连接，从而直接控制代理者的肢体动作。

诱导性（Induced）：远程用户通过拖拽代理者，来强制性指导代理者的移动方向。

Fusion 的一大优势是操作者可以和代理者共享同样的视角，这样更方便在物理任务中给出反馈。最好的场景就像是身边有一位朋友温柔地帮助你做到最好。最坏的场景是身后站着一位朋友，一边强迫你打自己的脸一边还要问你为什么要自己打自己。不管哪种场景，我都确定这将是一种独特的学习体验。

论文：Fusion: Full Body Surrogacy for Collaborative Communication

论文链接：

https://dl.acm.org/authorize.cfm?key=N666698

摘要：有效沟通是社交和专业环境中的关键因素，它包括向多人分享技能和动作。本研究提出了一个新型系统 Fusion，可通过远程操作可穿戴系统分享人的整个身体，允许一个人「潜入」另一个人的身体。「Fusion」通过共享两个人（代理者和操作者）的相同视角来实现身体代理，它使用安装在代理者身体上的两个机械臂来扩展操作者手臂的移动距离和动作。机械臂可以在合作场景中独立于代理者的手臂来使用，也可以被连接到代理者手臂上，直接远程辅助和支持代理者的动作。我们使用 Fusion 实现了身体驱动沟通（bodily driven communication）的三个级别：有向性（Direct）、强制性（Enforced）和诱导性（Induced）。我们通过该系统展示了真正将一个人的身体动作迁移到另一人身上的可能性，以实现真正的身体沟通。

来源：工业智能化

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