据德黑兰通讯社3月29日报道，澳大利亚悉尼科技大学的IRNA科教组和澳大利亚创新中心近日宣称，该合作团队的研究人员发明了一种生物传感器，人们可以通过精神意念来控制和操作机器人。

研究人员介绍，这项先进的脑机接口生物传感器，可以在恶劣条件下使用，无需人的手和声音的干预，也无需控制台、键盘和触摸屏等界面，以放置在头部后部六边形石墨烯传感器模式跟踪检测脑电波，“解码 器”将该信号转换为命令，行动不便人士可以通过放置在头部的装置意念控制移动机械手完成日常任务，实现了用户可以通过头部运动和语音识别来控制移动机器人。

石墨烯传感器助力“意念控制”机器人

戴上专门的电子头带，用人的意念控制机器人，这听起来似乎只是科幻小说中存在的情节。但现在，发表在美国化学会《ACS应用纳米材料》上的研究向实现这一目标迈出了一步。通过设计一种不依赖于黏性导电凝胶的特殊3D图案结构，澳大利亚悉尼科技大学团队创造出了可测量大脑电活动的“干式”传感器，在不平整的头部曲线和千丝万缕的头发中也能轻松使用。

大多数非侵入性的产品都使用“湿”传感器，这些传感器用一种黏糊糊的凝胶贴在头上，会刺激头皮，有时还会引发过敏反应。作为替代方案，研究人员一直在开发不需要凝胶的“干式”传感器。尽管像石墨烯这样的纳米材料可能是一个合适的选择，但它们扁平和典型的片状性质使它们与人类头部不平坦的曲线不相容，尤其是长时间使用时。因此，研究人员想要创造一种基于多晶石墨烯的3D传感器，可准确地监测大脑活动，而不会产生任何黏性。

该团队创造了几种具有不同形状和图案的3D石墨烯涂层结构，每个结构的厚度约为10微米。测试表明，石墨烯传感器在枕骨区域的弯曲、头发茂盛的表面效果最好，枕骨区域是大脑视觉皮层所在的头颅底部位置。研究小组将8个这样的传感器整合到一个弹性头带中，并固定在枕骨区域。当与显示视觉提示的增强现实耳机相结合时，电极可检测到正在观看的提示，然后与计算机合作，将信号解析为控制四条腿机器人运动的命令，该过程完全解放双手。

从“机器人+ AR”到“意念+AR”

如果大家有印象，微软有研发过一个机器人+ AR框架，基于HoloLens实现机器人操控交互。另外，正在积极研发军工版微软HoloLens的美国陆军同样有在探索“机器人+ AR”的协同作战行动。这种机器人+ AR的解决方案可以免除携带主机、键盘、控制器等多余硬件设备的需要，同时允许用户直接在视场可视化各种数据信息，进一步优化控制机器人的能力。

在悉尼科技大学，研究人员正在与澳大利亚陆军和国防创新中心合作，他们共同研发的是一种基于干式可穿戴脑机接口和微软HoloLens的机器人控制方法。脑机接口系统通常由三个模块组成：外部感觉刺激、传感接口和神经信号处理单元。其中，传感接口通过植入或可穿戴神经传感器（如脑电图EEG电极）检测皮层电活动，对人类意图（频率为~150 Hz的脑电波）进行编码。对于可穿戴神经传感器的方式，这与军 用头盔十分相配，比如说基于微软HoloLens的IVAS头戴式硬件。然后，团队将完整的脑机接口平台aBRI与微软HoloLens，以支持用户通过AR+意念的方式来控制机器人。

具体来说，aBRI平台由四个主要组件组成：接口设备，移动脑电图系统，单板计算机，以及机器人系统。所有主要组件都通过传输控制协议/互联网协议进行通信。被试首先接受手机界面的培训，以熟悉aBRI平台和脑机接口应用程序。然后他们穿戴微软HoloLens，并使用aBRI与Q-UGV机器人交互。团队表示：“我们的技术可以在两秒内发出至少九个命令。这意味着我们有九种不同的命令，操作员可以在这九种命令中选择一种。我们同时探索了如何最大限度地减少来自身体和环境的噪音，以从操作员的大脑中获得更清晰的信号。”

值得一提的是，据Techxplore报道，澳大利亚陆军同样测试了这项技术。其中，士兵使用脑机接口以免手免语音方式操作Ghost Robotics四足机器人，而准确率高达94%。

植入式“意念控制”机械臂

意念传感器对于一系列的领域都具有应用潜力，例如允许残障人士通过意念控制轮椅或操作假肢等等。这对于军事领域同样重要，因为现在无人机器的应用越发广泛，但对于无人机器与士兵的协同作战，任何多余的动作或言语都可能会暴露士兵的位置，并造成生命威胁，用意念控制可以很好的解决这个问题。

目前脑机接口主要有三种，包括侵入式脑机接口、非侵入式脑机接口和介入式脑机接口。其中介入式脑机接口是通过微创介入方式，将血管穿刺小口，通过类似心 脏支架介入的微创手术实现脑机连接。

由南开大学段峰教授团队牵头，中国人民解放军总医 院、上海心玮医疗科技股份有限公司联合参与完成的全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京获得成功。该试验在猴脑内实现介入式脑机接口脑控机械臂，对推动脑科学领域研究具有重要意义，同时标志着我国脑机接口技术跻身国际领先行列。本次试验的介入手术由解放军总医 院第一医学中心神经外科吴东东医师团队操作完成。介入式脑电传感器通过颈静脉，进入矢状窦，到达猴运动皮层脑区。在术后成功采集并识别到非人灵长类动物介入式脑电信号，实现了动物对机械臂的主动控制。

在中国，除了南开大学公布的这次试验，浙江大学团队已在2020年开展了相关的临床研究。据浙江大学介绍，借助脑机接口技术，当时一名四肢完全瘫痪的72岁男性可以完全利用大脑运动皮层信号精准控制外部机械臂与机械手，完成进食、握手等动作。从当前发展来看，脑机接口技术突破，首先可能给医疗行业带来助益。侵入式脑机接口技术在医疗领域已有一定程度的应用，如用深脑刺激来缓解帕金森症状、用早期实验性芯片来恢复视觉、植入人工耳蜗恢复听力等。

文章来源： 映维Nweon，脑机接口社区，电子发烧友，