最近的科技進步為輔助和醫療工具的發展開啟了新可能性，包括假肢。過去的假肢通常是硬的物體，形狀與手臂相似，但現在的假肢變得更柔軟，看起來更真實，並且有些還整合了機器人部件，這大大擴展了它們的功能。
儘管有這些進展，大多數市面上可用的機器人手臂仍然難以被使用者輕鬆和直觀地控制。這大大限制了它們的有效性，以及改善人們生活品質的程度。
來自義大利科技研究所 (IIT) 和倫敦帝國學院的研究人員最近開發了一種新的柔軟假肢手，使用者可能更容易控制。這個系統在《科學機器人學》期刊上發表，利用一種新的控制方法，整合了多根手指的協調模式（即姿勢協同）與人類脊髓中運動神經元活動的解碼。
這篇文章的共同作者安東尼奧·比基 (Antonio Bicchi) 告訴 Tech Xplore：「我們最近的論文是歐洲研究委員會 (ERC) 協同計畫的成果，我在 IIT 的團隊和倫敦帝國學院的達里奧·法里納 (Dario Farina) 團隊合作，建立了一種更“自然”的連接，讓使用者和他們的人工手之間通過神經連接進行交流。」
當人類完成手動任務時，通常會以動態的方式協調手指的運動。這些基本的協調模式被稱為姿勢協同。
比基、法里納和他們的合作者設計了一種控制假肢的方法，將姿勢協同與脊髓運動神經元活動的神經解碼整合在一起。換句話說，手指協調模式與來自人類神經系統的電信號分析相結合，可以用來預測他們希望機器手在特定時刻執行的動作。
比基解釋說：「這隻手是由柔軟材料（用於皮膚、肌腱和韌帶）和堅硬材料（用於骨骼）混合而成。」
「這些人工“骨頭”在彼此上方滾動，而不是像機器手那樣圍繞著旋轉的釘子轉動。肌腱的排列使得手能夠適應要抓取物體的形狀，從而重現人類手中觀察到的自主、智能抓取行為。」
這組研究人員開發的柔軟假肢手的一個獨特特點是，它不僅允許使用者直觀地抓取物體，還能以特定方式操縱它們。例如，它可以讓使用者不僅抓住一瓶水，還能在機器手的手指之間轉動瓶蓋來打開它。
比基、法里納和他們的同事在一系列初步實驗中評估了這隻手的性能，參與者包括擁有所有肢體的人和需要假肢手的人。他們的研究結果非常有希望，因為這隻手讓使用者能夠執行複雜的手部動作，比使用其他假肢手更精確和自然地操縱物體。
未來，這些研究人員設計的控制方法和設計可以應用於其他假肢的開發。他們介紹的柔軟假肢手也可以進一步改進並在臨床環境中進行測試，最終可能有助於其商業化。
比基表示：「我們展示了在兩個層面之間存在直接連接，這些層面是人類手的協同組織中觀察到的多樣性和複雜性。」
「一方面，人類抓取的現象已知顯示出幾種主導日常使用手的模式的潛在空間。另一方面，從脊髓指揮手的運動神經元信號的重建也顯示出一個降低維度的空間，減少了它們的巨大維度。這篇論文橋接了這兩個層面，並展示了使用運動神經元語言來更自然地控制仿生柔軟手的有效性。」
更多資訊：
Patricia Capsi-Morales 等，將運動神經元和姿勢協同合併於假肢手設計中以實現自然的仿生介面，《科學機器人學》 (2025)。DOI: 10.1126/scirobotics.ado9509。
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