
脑控外骨骼机器人。
12年前,林寒因意外导致下肢瘫痪。近日,在兴隆湖畔的科技融合转化基地,他戴上了一顶布满电极的“脑电帽”,集中精神,想象自己在走路——不到1秒钟,外骨骼机器人便带动他的双腿缓缓行走。
这是布法罗机器人科技(成都)有限公司(以下简称“布法罗”)脑控外骨骼机器人的真实应用场景。让林寒重新站起来的正是脑机接口技术,它通过解码大脑信号,实现人脑与外部设备的直接交互。
今年5月,《四川省脑机接口及人机交互产业攻坚突破行动计划(2025—2030年)》正式印发,四川成为全国第三个出台省级脑机接口专项产业政策文件的省份。成都亦瞄准未来产业发展,推动机会清单发布、场景创新供应、产业孵化,加速脑机接口技术的商业化进程。脑控外骨骼机器人有望在明年上半年获批三类医疗器械注册证,正式开启商业化应用。
脑机对话
用“意念”控制肢体运动
脑控外骨骼机器人是来自电子科技大学机器人研究中心的创新成果,在其产业化基地布法罗转化,融合了机械结构学、人因工效学、脑机接口、机器人等技术,用于帮助脊髓损伤及脑卒中等运动障碍患者进行站立、行走等下肢康复辅助训练。
“正常情况下,大脑对应的功能皮层产生脑电信号,信号经脊髓神经传递至肢体肌肉,从而完成对应的运动动作。”电子科技大学机器人研究中心博士施柯丞说,患者大脑皮层或脊髓通路损伤后,脑电信号就无法经神经通路向下传递,从而阻碍肢体运动表达,运动能力下降。脑机接口相当于在神经通路外,开辟了新的脑电信号传输通道,将无法经神经传递的信号,通过大脑与外部设备进行直接通信。
“说得艺术一些,就是用‘意念’来控制肢体运动。”这位拥有数学和工学背景的博士补充道。
在布法罗三楼的展品展区,记者看到了脑控外骨骼机器人试验原型机。施柯丞一边介绍脑机接口的技术原理,一边与旁侧的林寒配合,应用展示这种以往只能在科幻电影里见到的情节。“脑控外骨骼机器人利用脑电帽上的电极来获取患者的脑电信号,同时通过放大器将捕捉到的脑电信号放大,然后传输至电脑,依靠人工智能算法进行患者运动意图解码,进而控制下肢外骨骼机器人实现拟人化步态运动,帮助患者进行下肢康复训练。”
施柯丞介绍时,林寒已经将“老伙计”穿戴好,控制脑控外骨骼机器人带着他完成行走动作。
主动对接
成都为企业寻找应用场景
目前,布法罗正与医疗机构合作,推进脑控外骨骼机器人临床试验。“有望在明年上半年获批三类医疗器械注册证,届时这款机器人的商业化应用将正式开启。”布法罗执行总裁范新华充满期待。
范新华表示,成都有发展脑机接口的独特优势——高校资源丰富、医疗体系完善,有脑机接口和医学技术积累,亦有更多的临床需求。他们还利用脑机接口技术开发了相关产品,用于认知康复、心理和神经的训练与评估,辅助诊断和解决认知问题;瞄准银发赛道,开发照护机器人。
成都芯脑科技有限公司以脑机接口技术为核心,研发了孤独症智能辅助诊断系统和精准神经调控的治疗技术,为儿童脑部筛查和自闭症治疗提供创新方案。该公司总经理冯睿表示,脑机接口需要有切实的场景支撑,成都主动帮企业对接卫健、民政、残联等部门,找到了应用场景。目前,该公司的诊断和治疗设备已在30余家医疗机构应用,服务了2000多名儿童。
“神经系统具有可塑性,利用脑机接口技术进行运动康复和神经类疾病的治疗,可以更有效地帮助受损大脑皮层进行神经重塑及功能重组。”施柯丞说,国内脑机接口的科研进展很好,在瘫痪等运动障碍类疾病,癫痫等神经调控方向,以及抑郁症、孤独症等精神类疾病等方面,都已经有了应用的可能性。但大规模的产业化以及商业应用,还有很长的路要走。
多方联动
产业合作正在深入
“脑机接口”历经50余年发展,目前有两种技术路线:非侵入式和侵入式。
施柯丞介绍,非侵入式脑机接口通过记录颅骨外部的脑电信号,可以助力重度运动障碍患者实现基本的肢体动作控制。然而,由于信号分辨率有限,对于精细关节动作的识别仍存在瓶颈。相比之下,侵入式脑机接口可直接获取单个神经元或神经元群的活动信号,具有更高的空间与时间精度,为复杂运动意图解码提供可能,但其长期植入大脑也伴随着感染、免疫排异等风险,临床应用仍需谨慎权衡。
从技术路线看,布法罗、芯脑科技走的都是非侵入式路线。“我们的脑控外骨骼机器人还难以实现手指等部位的精细动作,这是未来需要攻克的技术难点。”施柯丞说,目前的研究多处于实验环境,现实环境远比实验环境复杂,加上每位患者的认知不同,且随环境的影响变化大,这是当前“读懂”大脑的难点所在。
而专注于侵入式脑机接口的上海脑虎科技,其柔性脑机接口已成功让癫痫患者用“意念”玩电子游戏。这家企业已在成都设立分支机构,与华西医院、电子科大展开合作。“未来还会进一步和成都伙伴加深临床合作,扩大合作规模,同时也准备利用成都的优势产业,进行代工和供应链整合。”上海脑虎科技联合创始人兼CEO彭雷表示。