當代機器人技術為我們提供了機電一體化能力，可以用額外的肢體來增強人體。然而，我們的運動控制能力如何限制這種增強是一個懸而未決的問題。倫敦帝國理工學院開發(fā)了一個機器人第六指，試圖解答人類是如何協(xié)調(diào)增強智能與人體機能，實現(xiàn)最優(yōu)發(fā)揮人的超能力。

倫敦帝國理工學院研究發(fā)現(xiàn)，配備第三個機械拇指的鋼琴家在練習一小時后就能夠適應使用額外的手指。

倫敦帝國理工學院的研究人員一直致力于了解人類大腦在使用通過機器人技術實現(xiàn)的額外肢體時的能力。為了評估此類設備對大腦的影響，由帝國理工學院生物工程系教授 Aldo Faisal領導的研究小組將機器人額外的拇指附加到一組鋼琴演奏者的小指旁邊，鋼琴演奏者可以使用他們的手指控制這些設備。

這項研究的靈感來自人類長期以來對擁有額外肢體的角色的迷戀，例如印度神話和現(xiàn)代超級英雄漫畫書中的角色。費薩爾教授說：“我們想看看我們是否可以使用額外的肢體來增強人們的能力；具體來說，一個額外的拇指位于對面 - 從技術上講是對側(cè) - 右手拇指。

“最基本的問題是：我們可以在需要實際技能的任務中使用 11 根手指嗎？我們的大腦能夠用額外的四肢演奏音樂嗎？我們的回答是肯定的。”

第三個大拇指

研究人員發(fā)現(xiàn)，這組志愿者包括 6 名經(jīng)驗豐富的鋼琴演奏者和 6 名新接觸該樂器的人，在被展示如何使用額外的拇指后的一個小時內(nèi)，他們能夠?qū)W會如何彈奏所有 11 位數(shù)字。

他們還指出，快速學習如何使用機器人數(shù)字的能力不僅限于有經(jīng)驗的玩家，這表明人們能夠?qū)W習如何在不熟悉的任務以及他們習慣的任務中使用額外的數(shù)字。

Faisal 教授補充說：“令我們驚訝的是，事實證明，擁有鋼琴演奏經(jīng)驗并不能很好地預測您用 11 根手指彈奏的效果。相反，我們發(fā)現(xiàn)您移動和控制身體的基本能力、靈活性和敏捷性是能夠使用這項技術并用額外的手指彈鋼琴的更好預測指標。”

該研究發(fā)表在《Scientific Reports》雜志上，可用于改進增強人類活動的機器人設備，例如用于提高工業(yè)環(huán)境效率的設備。它還可以幫助為未來的假肢研究提供信息，以替代缺失的肢體。

帝國計算機系的Ali Shafti 博士也參與了這項研究，他說：“從機器人學的角度來看，無論何時涉及到人機交互和人機系統(tǒng)，重要的是要了解最好的將人類集成到機器人設備中的方法。

“這項研究幫助我們了解了人類運動協(xié)調(diào)的哪些因素對多余的機器人很重要，并將與其他類型的可穿戴機器人設備對話，例如人類和機器人身體交互的假肢或輔助機器人。

“我們的結(jié)果可以幫助確定您要增強的人的內(nèi)部哪些方面是您應該注意的，以便為他們設計更好的系統(tǒng)。”

仿生制造

這些發(fā)現(xiàn)可能對航空航天和制造業(yè)中使用的機器人設備特別有用，在這些行業(yè)中，人們在密閉空間工作，可能需要額外的四肢或提高靈活性。

Faisal 教授補充說，研究團隊的下一步是看看人類是否可以使用整個機械臂，并使用大腦信號而不是腳控制器來控制設備。

他說：“我們已經(jīng)增強了拇指，現(xiàn)在的問題是我們是否可以用手指來增加一整只手臂。人們控制額外拇指的當前界面也非常簡單，但我們現(xiàn)在正在研究直接從大腦信號控制它。這可能來自脊髓或其他來源。“目前，該系統(tǒng)依賴于腳控制拇指，但問題是我們是否仍然可以靈活自由地控制拇指，而不會放棄對另一條肢體的控制。”

科學家們現(xiàn)在計劃探索使用一個完整的機器人第三只手臂，它將由腦電波而不是腳部運動控制。希望他們的發(fā)現(xiàn)可用于指導未來機器人身體穿戴設備的開發(fā)，例如假肢和輔助外骨骼。

這項研究由歐盟的地平線 2020研究和創(chuàng)新計劃和UKRI圖靈人工智能獎學金資助。