欢迎观看半机械人运动会

王妃

系鞋带、爬楼梯、倒咖啡，在这个新的国际比赛中，这些运动项目看起来有点太简单。但是如果这些参赛者借助的是机械手臂完成比赛的呢？

2016年10月8日，国际首届仿生奥运会在瑞典正式举行。在六天的时间里，来自21个国家的50支队伍将角逐六大奖项。4000多张门票提前一个月售空，观众们热血沸腾，因为这是一场半机械人比赛！

所有的参赛选手都是严重残疾者，他们丧失部分肢体或全部肢体的行动能力，只能借助配备的假肢或轮椅，完成比赛项目。拥有人类的大脑和机械的身躯，他们是名副其实的“半机械人”，这个几乎让所有人都心动不已的科幻情节变成了现实。

这不仅仅是半机械人之间的比赛，更是设备商和实验室之间的较量。每个参赛选手，背后都有一个代表队提供尖端的科技设备，这些代表队，1/4来自于企业，3/4来自于顶尖学校的实验室。所以每个比赛项目都设有两个奖项：一个颁发给参赛选手，一个颁发给从事设备开发的企业或实验室。现在，就让我们赶快看看他们都在比赛什么项目吧。

手臂手指假肢竞赛

即使你拥有假肢，也很难完成双手的工作，它们要么是需要力量的，比如搬运一个重箱子，要么是一项精细活，比如打开一个啤酒盖子。所以，最终导致超过60%的人即便配备有假肢，也很少使用。而在这项赛事中，参赛选手们需要比赛的正是灵活地利用假臂、机械手指倒咖啡、切面包、捡起细绳以及完成在日常生活所面对的其他挑战。第一个完成这些任务的半机械人将获得冠军。

相比利用假肢做出大幅度的动作，这些利用假肢的精细活难度更大，涉及到利用假肢精准地控制肌肉活动。一些参赛选手使用的电子假肢手臂，其内部装有迷你马达，能够赋予假肢力量，使得参赛选手能抓住东西。但最好的假肢还是那些能理解参赛选手大脑活动模式的。这些假肢内有与神经元连接的电极，电极能够检测到参赛选手想移动手指时大脑发出的电信号。假肢里的微型电脑会将大脑电信号转化成假肢的运动信号。靠着相同的原理，参赛选手借助机械手臂还能感觉到温度和重量，比如，参赛者在端起一杯咖啡时，可以感受到是否这杯咖啡很烫。

下肢假肢比赛

在这项赛事中，除了完成最简单的从轮椅上站起、坐下等基本动作外，选手們还必须上下楼梯，跨越散落的石头、倾斜的路面和门这类障碍。

这并不容易。虽然我们经常见到戴上假肢的残疾人在马路上行走，实际上这些假肢非常僵化，如果穿戴者截肢位置在膝盖以上，大腿肌肉的力量没法传递到假肢上，他们既不能弯曲假肢也不能抬起它们，这也就意味着穿戴者没法爬楼梯，也没法奔跑。

一定程度上，动力假肢可以解决上面的问题，但动力假肢很难控制。就算是配有市面上最好电池的动力假肢，还是过于笨重、寿命太短。可是，如果你亲临赛场，就会发现仿生奥运会的参赛选手们依旧脚步轻盈地完成了比赛，奥秘在哪里？

原来，他们的假肢里装有电极。如果参赛选手们想移动大腿，大脑发送的这个信号会被电极检测到，并传递给假肢里的微型电脑来处理，将之传递到假肢，刺激假肢运动。同时，假肢里的传感器还会实时反馈脚趾和脚后跟的位置信息。根据这些信息，假肢会自动调整膝盖，使得选手们能够应对爬山、爬楼梯这样需要弯曲膝盖的运动。

能上楼的轮椅比赛

在公共场合，我们经常可以看见专门为方便残疾人通行用的无障碍通道，可是却很少看见残疾人坐着轮椅通行，这是因为这些轮椅太笨重，不灵活，遇上高点的台阶，或者阶梯，只能靠其他人的帮助抬上去。在这项比赛中，瘫痪的选手们将挑战的是一般轮椅没法做到的事情，使用动力驱动的轮椅穿过有斜坡、楼梯、门和不平坦地形的赛道。

他们的秘密武器是轮椅中有一个特殊的配备——履带。通常，两条履带会折叠于轮椅下，当遇上障碍物时，如爬楼梯，选手们可以将轮椅调整到背对阶梯，随后按下一个按钮，折叠好的履带会自动打开，抓紧第一排阶梯，像输送带一样，缓缓向上输送轮椅。选手们只用保持在座位上，什么都不用做。一旦爬完了楼梯，履带会自动折叠，轮椅再次由轮子驱动。

惊人的自行车赛

在这场比赛中，所有的选手都腰部以下瘫痪，有的瘫痪了十多年，但他们的脚依旧在踩踏板，在赛道里加速前进，真的很不可思议。

这一几乎可以被称作“神迹”的双腿运动，之所以成为可能，是因为完全性瘫痪的人肌肉保存完好，只是由于大脑与肌肉的联系被“切断”了，使得他们失去了控制肌肉的能力。而借助一种叫做功能性电刺激的技术，可以恢复参赛选手们部分控制肌肉的功能。

具体原理是这样的，参赛选手的自行车里有一个手柄，手柄里有一个电击按钮。当参赛选手们按下按钮后，安装在参赛者胃部区域的电脑会产生电脉冲，并将之传递到安上了电极的腿部。微弱的电流会激活腿部休眠的神经元，刺激肌肉收缩。不同肌肉部位以正确的次序收缩，会让瘫患者的腿能弯曲，并能踩踏板。

当然，这一方法也有一些缺陷，比如不能产生很大的肌肉力量，会让肌肉很快疲劳。这就要求参赛选手们在赛前努力训练，以提高腿部肌肉的耐力。

机械外骨骼比赛

这项比赛的参赛者下肢瘫痪，但他们同样需要完成高难度任务，走斜坡、上楼梯、绕圆柱、跨跷跷板、弯腰捡袋子、绕过拐角，最后跑回终点。

而他们的辅助设备是机械外骨骼。机械外骨骼，是一种由机械构成的框架，能够让人穿上，并让瘫痪的人恢复部分行走能力。大多数商业机械外骨骼非常笨重，重量在20多千克，甚至有的能重达40千克。这些外骨骼非常耗电，只能工作几个小时，更别提让人们灵活地上下楼梯了。

参赛选手们的机械外骨骼则非常灵活，这些支架有传感器，电极和电动机，可以引导膝盖和脚踝完成正常的腿部摆动。特别是它们的膝关节的灵活性可以调整，让参赛选手们可以从轮椅中站起来，上下楼梯。

遗憾的是，参赛选手们使用的机械外骨骼还是得由科学家们远程控制。未来，科学家计划开发一种由佩戴者的大脑直接控制的外骨骼。手臂瘫痪者将也能从这种技术中获益，因为科学家打算给他们配备一个全身外骨骼，这样他们既可以弯曲腿部，也可以弯曲上身，使用手臂等等。

脑接口比赛

这项比赛是最奇怪的：15名参赛选手坐在电脑屏幕前，紧盯着电脑屏幕。他们在玩一个桌游比赛。在游戏中，他们各自有一个游戏角色，需要让这个角色加速、跳过障碍或翻滚过激光束，最先到达终点的取胜。然而奇怪的是参赛选手们并没有遥控任何游戏手柄，或敲打键盘，他们在靠什么操纵游戏角色？

靠的是意念！所有的参赛选手们都因脊髓损伤而全身瘫痪。不过，他们的大脑仍然可以发出信号，只不过这些信号永远抵达不了他们的身体而已。所以，科学家们为参赛选手们提供了一个电极帽。

参赛选手们戴上后，这个帽子会检测他们的大脑活动，并将读数发送到一台计算机，用来解释他们的思想命令，支配游戏角色移动。比如如果参赛选手想让游戏角色跳跃起来，只需要想一下跳起来的这一动作。

当然，用意念玩游戏是非常累的，因为参赛者必须聚精会神，清除头脑里的其他想法，才能发送正确的脑电波。当一名运动员因为比赛中的欢呼和肾上腺素飙升而分心时，会使得电脑很难区分他的脑电波模式。所以，这场游戏比赛的时间只有4分钟。