年近半百的蘇敏，憑藉“賽博義肢”摘得奧運會桂冠

殘缺的右前臂嵌入一隻機械臂中，再用這隻機械臂快速完成提重物、抓紙片、摞杯子、繞鐵環、盲盒取物等動作，而且不能有失誤……

在剛剛結束的第三屆全球輔助技術奧運會（又稱“半機械人仿生奧運會”）上，來自蘇州的參賽殘疾人選手徐敏經過兩天三輪的預賽、決賽比拼，最終以90分的優異成績戰勝法國隊和意大利隊，榮獲大賽“上肢義肢”組冠軍。

與徐敏“並肩作戰”的，是東南大學和中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所的“90後”科研團隊。他們通過增強義肢的運動可靠性、負載能力、靈巧性，讓徐敏力克對手奪冠。

據介紹，“全球輔助技術奧運會”，是由瑞士蘇黎世聯邦理工學院創立的非營利性項目，主要針對殘障人士與先進科技輔助設備結合的一項獨特的國際性賽事。參賽者使用輔助性的機械動力裝置來完成比賽，他們更像是操縱動力裝置的駕駛員而非運動員，目的是促進幫助殘障人士的技術發展和加速產業化，讓更多殘障人士受益於科技進步帶來的便利。

此次大賽中，上肢義肢組是該項賽事中競爭最為激烈的組別之一。選手們要一次性完成義肢提重物、雙臂協作、精細物體抓取、盲盒抓取等10個義肢操作任務，以任務完成數量和完成時間判定成績。

代表中國出征的上肢義肢團隊共7人組成，除了參賽選手徐敏，其中有5位科研人員均來自東南大學機器人傳感與控制技術研究所宋愛國教授團隊，並由中國科學院蘇州醫工所青年博士後胡旭暉帶隊。

1992年，僅有17歲的徐敏在電扇廠裏上班時，被60噸的液壓衝牀壓斷了右小臂，從此落下殘疾，只能學着用左手練習吃飯、寫字、搬東西……後來，徐敏所在的工廠倒閉了，她又因為殘疾找工作屢屢受挫。2003年，徐敏開始創業，做過房產中介也開過超市。2008年，她又開起了飯店。2017年，交規修訂後放開了單側手掌缺失殘疾人的駕駛許可，徐敏馬上去考了一個C5駕照，雖然她只能駕駛經過專門機構改裝過的車。

2019年，徐敏從蘇州市殘聯瞭解到有一個“神奇”的裝置需要受試者，後來經工作人員介紹，她認識了正在尋找假肢受試者的胡旭暉。這個叫胡旭輝的蘇州男孩，在徐敏失去右前臂的時候還沒出生。當時他正在東南大學讀博士，師從宋愛國教授研究機械手。他去殘聯的活動，是想得到殘疾朋友的“一手信息”。

就這樣徐敏成了胡旭輝的科研合作伙伴。2022年，胡旭輝從東南大學畢業，去了中科院蘇州生物醫學工程技術研究所工作。在那裏，他繼續和宋愛國教授合作進行人機交互機械手的研究。徐敏的右手，換了又換。

胡旭暉説：“我當時正在設計製作一款‘智能手’，這款‘智能手’可以初步實現正常手臂的作用，所以就邀請徐敏來試戴。為了讓她戴得舒服，我不斷地調整‘智能手’的細節。”胡旭暉介紹，這款“智能手”使用了3D打印技術，連接假肢結構件與假肢接受腔的零部件通過3D打印而成，這樣一來，整個“智能手”的重量很輕，也大大減輕了殘疾人的佩戴負擔。“這款‘智能手’的控制精度如人手般靈活，能同步快速控制手和腕兩個關節。”胡旭暉説。

“參加這樣的比賽一直是我的目標，這項比賽在國際上很有影響力。”胡旭暉説。一直以來，胡旭暉非常希望通過本次比賽向世界展示中國助殘康復機器人領域的前沿成果，以及我國殘疾人康復事業取得的成績。同時能夠對標全球助殘康復最新技術和產品，學習先進，取長補短，進一步推動我國新一代康復產品的自主研發、推廣運用和升級換代，造福殘疾人。

那麼，義肢是如何與人體配合，以儘可能短的時間完成儘可能多的動作的呢？

“人在做出某個動作前，是先由大腦感知周圍環境，隨後產生腦電波。腦電波沿着脊髓神經傳輸出去，當傳遞到前臂時，肌電信號就會控制肌肉收縮，繼而驅動動作產生。要讓殘疾人靈活使用義肢，就需要幫助他們做好肌電的解碼和識別。”宋愛國解釋，研發團隊將選手的前臂斷肢的皮膚上貼了一對電極片，由它來解讀、識別殘肢肌電信號，再將其與義肢相連，驅動義肢運動。

比賽中，殘疾人選手將操縱義肢手抓取多種物體，但由於殘疾人控制義肢的信號源非常有限，確保手指、手腕的可靠運動成為了需要攻克的問題。

胡旭暉介紹道：“我們為徐敏量身定製了穿戴式肩帶，肩帶內有拉伸傳感器，可以監測徐敏弓背時的肩膀運動狀態。傳感器通過監測肩部位移信號，與殘肢端獲取的肌電信號協同，控制手指的開合角度以及手腕關節的旋轉角度。弓背角度越大，肩部的位移量越大，手指開合度越大。反之亦然。”

比賽中，選手要抓取的物體、完成的動作差異很大，有時要能精細地擰燈泡、反轉手腕摞杯子，有時要能提礦泉水瓶、握榔頭、拎水壺。

那如何控制“手”上的力道？宋愛國介紹：“團隊在義肢的手指上植入了力觸覺傳感器，用它來檢測抓取物體時，義肢抓取力的大小和力的分佈，可以通過震動刺激將信號傳給手臂。如果抓取力越大，震動刺激就越強烈，選手就可以根據震動強度，決定要施加多大的力。”

比賽中的動作雖然都來自日常生活，但抓取一些精細的動作或者特殊的物體，對於上肢殘疾人羣來説仍有挑戰。對此，團隊因地制宜地設計義肢，讓它們更靈活、穩定。

“例如，我們在義肢手指上設置了4個不同的抓取區。第一個功能區做得儘量水平，以便抓取紙片、藥匙這些平直物體，第二個功能區做成內嵌的圓弧狀，以便能握住榔頭、瓶子等物質，第三個功能區做成半球面，可以抓珠子等圓形物體，第四個功能區設置在手指的兩個關節處，便於做拎水壺等負重動作時固定物體位置。”胡旭暉説。

胡旭暉介紹，比賽中有一個項目類似“開盲盒”，要讓義肢穿過遮擋的毛刷，在肉眼看不見物體的情況下抓取硬度不同的圓柱體。為了讓義肢擁有眼睛，團隊在義肢手指中安裝了攝像頭，通過視覺識別技術，將捕捉到的圖像信號轉化為光信號，輔助徐敏完成了抓取，也讓她成為所有參賽團隊中唯一完成這項任務的選手。

（觀察者網綜合紫牛新聞、科技日報、蘇州日報等）

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