你还记得封城期间做了什么事吗? 美国 17 岁高中生崔利用封城期间多出来的时间,用 3D 打印机和脑波图做出可用意念控制的低成本机械手臂,引起麻省理工学院关注。
打造意念控制的机械手臂人们疫情期间被迫待在家防疫,住在美国维吉尼亚州(Virginia)的17岁高中生崔(Benjamin Choi,音译)也关在家里,但可没一刻闲着。 疫情期间,他凭自己的力量打造可用意念控制的机械手臂,成品完成性高且价格实惠,接受《史密森尼杂志》(Smithsonian magazine)采访和各家媒体报道。
崔8岁时看到美国电视节目《60分钟》(60 Minutes)播的纪录片介绍崭新科技,研究人员在患者大脑运动皮质区植入微型传感器,使患者能借意念控制移动机械手臂义肢。
崔立即被吸引,他觉得那科技很酷,就像电影《星球大战》(Star Wars)会出现的场景。
疫情搅局,开启研究契机2020年疫情打乱所有人生活节奏。崔原本计划暑假时到实验室研究铝空气电池;但计划比不上变化,实验室因疫情严峻被迫关闭。
突然间崔只能待在家,面对多出的时间,他决定利用手边有的材料,研究他一直很感兴趣的意念控制义肢。
从3D打印开始崔借用姐姐75美元(约台币2,188元)的3D打印机,亲自设计机械手臂外型,准备打印出来。 不过打印时他碰到第一个难题──这台3D打印机一次只能印12公分长的物体。 不得已他只好改变做法,将手臂拆成好几块,全部印出来后,再用螺丝和线将各区块固定成形。
崔花了近30小时,才将3D打印的手臂组装完成。
脑波图原来可以这样用做好机械手臂后,崔想到用脑波图(Electroencephalography,EEG)取代人脑植入微型传感器。
他利用脑波图侦测数据与头部姿势驱动机械手臂,如此一来,人们不需动复杂脑部手术,便可透过戴在耳朵和额头的脑波图仪器控制机械手臂动作。
结合过去所学崔参加过不少制作机器人竞赛,累积足够机械工程技术与写程序经验,知道怎么写机器人驱动程序。 此外,他也曾在工程师论坛网站Stack Overflow自学Python和C++程式语言。
约6个月时间,崔的最终版设计是透过脑波图收集讯息,经蓝牙传到机械手臂芯片,再由芯片AI模型(A.I. model)运算后形成有意义的指令,再做动作。
崔打造AI模型运算,找到6位志愿者协助。 每位志愿者戴上脑波图仪器,花约2小时收集手掌用力与放松时的脑波数据。
麻省理工学院愿意出钱出力崔将研究成果上传YouTube后,得到宾夕法尼亚州(Pennsylvania)截肢者邓恩(Joseph Dunn)的建议与协助,同时崔也得到麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的指导与资金,帮助他取得更多专业材料与技术,继续研发意念控制的机械手臂。
专家给予大力肯定约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)生物医学工程师伟斯特(Brock Wester)对崔的成果感到惊艳。 伟斯特指出,《60分钟》纪录片意念控制技术是由一大群人一起研究完成,但崔竟然只靠他自己就做出成品。
伟斯特:「他做出这个手臂义肢,且建构一套算法,可以侦测神经讯号后转化成命令,我认为真的非常了不起。 他应该继续研究这领域,我相信他能有更多重要贡献。」
伟斯特也补充,崔之后如果要将手臂义肢接上人体,还有很多工作要做。
疫情时小小研究,奠定未来志向之后崔经过75次修正更新,将意念控制机械手臂改成工程级材料重制,并可承受最大4千公斤重量。 不过最令人意外的是,崔的意念控制机械手臂只花了300美元(约台币8,693元),一般市面机械义肢通常造价可到上千美元。
崔未来会正式学习工程学,精进机械手臂设计并投入临床实验。 他希望这次写出的算法也能帮助轮椅族或失语者,成为有用的辅助工具。