半機械人的奧運會

全萌

一個中年人帶著鋼鐵手套緊張地安裝燈泡;另一個人正身著“鋼鐵俠”套裝奮力走樓梯。他們?yōu)槭裁创┲犰诺难b備，卻干著超簡單的事情？其實，你看到的是一場世界級的殘疾人運動會，被稱為“仿生學奧運會”。與普通的運動會不同，它鼓勵選手“開外掛”，穿戴高科技輔助裝備，挑戰(zhàn)一項項對普通人簡單、對殘疾人卻極其困難的任務(wù)。

與機器合體的殘疾人運動會

2016年10月8日，有4600名觀眾涌進了瑞士蘇黎世的一家競技場，觀看了一場前所未有的賽事。來自21個國家的50支隊伍，在6天的時間內(nèi)，進行了一系列“半機械人”之間的競賽！所有的參賽選手均是殘疾人，他們喪失了部分肢體或者身體癱瘓，但可以借助世界上最先進的技術(shù)和設(shè)備來完成比賽。與傳統(tǒng)的奧林匹克運動會相同，仿生學奧運會也是每4年舉辦一屆，第二屆仿生學奧運會于2020年11月13至14日舉辦，每支隊伍在各自場館比賽，由官方裁判員在場記錄成績，并通過視頻直播比賽情況。

穿機械腿走樓梯

這項比賽由膝蓋以下被截肢的選手參加，他們可以穿戴任何種類的腿部假肢進行比賽。他們的任務(wù)也很日常，共有6項，比如從沙發(fā)上站起來、爬樓梯或斜坡、“跳樁子”等，在最短時間內(nèi)完成最多項任務(wù)的選手獲勝。未來，選手在進行以上任務(wù)的同時還要挑戰(zhàn)動手任務(wù)，比如搬運水桶、箱子等物體。

用機械臂干針線活

在這項比賽中，所有選手都失去了手肘以下的部位，他們需要戴著各自團隊研發(fā)的電動手臂，精準操作一系列物品，比如控制金屬線圈走“迷宮”、切一塊面包并涂上醬汁、模擬晾衣服等等。誰的電動手臂接收信號越靈敏，誰就能越快完成比賽。在一些任務(wù)中，裁判還會要求選手蒙上雙眼，通過電動手臂的觸感來真正“摸”到物體，分辨物體的形狀、材料等特征。

套上“機甲”，克服路障

這項比賽的參賽者屬于下肢癱瘓，而他們的輔助設(shè)備是機械外骨骼。這是一種套在人腿外側(cè)的機械框架，上面有傳感器、電極和電動機，可以引導選手的膝蓋、腳踝做出正常的腿部擺動，并完成走斜坡、上樓梯、轉(zhuǎn)圈圈、跨木板、彎腰撿東西、疊杯子等任務(wù)。不過，選手們使用的機械外骨骼較重，通常在20千克左右，十分耗電，需要研究人員進一步設(shè)計出輕量、節(jié)能的外骨骼裝置。

為什么做這么簡單的動作？

對正常人來說比較簡單的日常活動，往往是殘疾人每天都會遇到的難題，例如爬樓梯、掛衣服或擺放餐具，即使現(xiàn)在有很多輔助設(shè)備比如輪椅、假肢，它們也不能完美地貼合人體，常出現(xiàn)穿戴不適、輔助效果不佳的情況。為了讓實驗室研發(fā)出更好的輔助設(shè)備，更符合殘疾人在日常生活中的真實需求，仿生學奧運會選擇從最簡單的日常活動入手，測試這些輔助設(shè)備是不是真的對殘疾人有用。

想騎單車就電一下

在這場比賽中，選手腰部以下全部癱瘓，即他們的大腦與下半身的肌肉神經(jīng)聯(lián)系被切斷了，沒辦法讓下半身動起來。但這項比賽卻能通過一種叫“功能性電刺激”的技術(shù)，恢復選手控制肌肉的功能。參賽選手的自行車有一個手柄，手柄里有一個電擊按鈕，當選手按下按鈕后，一股電流會傳遞至植入腿部皮膚的電極，微弱的電流會刺激腿部神經(jīng)，使肌肉收縮，選手的腿部就能彎曲并踩動踏板，自行車就能動起來了。選手駕駛的是平臥自行車，不需要擔心平衡的問題，但必須在8分鐘之內(nèi)騎完全程，最快者獲勝。

坐輪椅翻“山”越“嶺”

這項比賽的參賽選手需要駕駛機動輪椅，完成6種障礙賽，比如爬樓梯和斜坡道、穿越不平坦的地面等等。選手們通過操縱桿、舌頭控制器、觸摸板或其他設(shè)備來控制輪椅，而這項比賽的難點在于操控輪椅在狹窄的空間中行駛，比如門道或家具之間;如果地形不夠好，比如有很多鋼管路障，機動輪椅得想方設(shè)法駛過去;在下樓梯的過程中，裁判還會要求選手暫停、保持不動一段時間，以此證明對輪椅的控制能力。

用意念玩電腦游戲

這項比賽有點奇怪，只見參賽選手坐在電腦屏幕前，緊盯著屏幕，但手卻一動不動。這些選手都是全身癱瘓的人，即頸部以下的身體都無法活動，不過他們的大腦仍然可以發(fā)出信號，于是科學家為選手們提供了電極帽，檢測他們大腦的活動，并將信號傳到計算機上，支配游戲角色的行動。不同團隊會給選手設(shè)計不同的思維規(guī)則，比如埃塞克斯大學團隊給一位選手設(shè)計了四條思維規(guī)則：移動右手——跑、移動腿部——跳躍、電話響了——滾動、腦海里的文字——保持不動。

人和技術(shù)一起“升級”

參加仿生學奧運會的選手均以團隊形式參賽，每個團隊至少有一名“駕駛員”，即穿戴輔助設(shè)備進行比賽的人，還有技術(shù)支持方（大學或公司），技術(shù)支持方由若干科學家和技術(shù)人員參賽。雙方必須緊密合作，在比賽開始前一起開發(fā)、測試輔助系統(tǒng)和裝備，以使駕駛員獲得最舒適、有效的使用體驗。每項比賽的金銀銅牌都有兩名獲得者，分別是駕駛員和技術(shù)支持方，而該賽事的6項競賽分別為：電動手臂假肢競賽、電動腿假肢競賽、動力外骨骼競賽、功能性電刺激自行車競賽、電動輪椅競賽和腦機接口競賽。