神经机器人系统是一种新型的机器人技术,它结合了神经科学与机器人技术,通过生物神经系统作为信息接口,实现生物体与设备、环境之间的闭环信息融合,从而补偿、增强或拓展生命体的生理机能。以下是具体解析:
一、核心定义
技术基础 以生物神经系统(如大脑)为信息接口,通过电生理信号识别和神经编码实现人脑与外部设备(如机器人手臂)的直接交互。
系统架构
包含三个核心层次:
- 生物神经层: 采集大脑信号(如脑电信号); - 信息处理层
- 执行层:通过电机、传感器等硬件设备实现物理动作或环境交互。
二、主要应用领域
医疗康复
- 全肢体中风康复:通过意念控制机器人完成复杂动作,实现“身随意动、思行合一”;
- 神经退行性疾病辅助:帮助恢复运动功能或认知能力。
智能交互
- 脑控机械外骨骼:增强人类运动能力,如辅助行走或操作工具;
- 虚拟现实/增强现实:实现更自然的交互体验。
三、技术关键
信号解码与编码
需精准解析大脑信号(如脑电波),并通过神经网络将其转换为设备可识别的指令。
系统集成
涵盖硬件(如传感器、执行器)与软件(如信号处理算法)的协同优化,确保实时反馈与精准控制。
四、发展现状
目前,全球已有多个研究团队在此领域取得突破,例如天津大学与天津市人民医院联合研制的“神工一号”,是全球首台适用于全肢体中风康复的纯意念控制机器人,拥有23项国家发明专利。未来,随着算法优化和硬件性能提升,神经机器人将在医疗、康复、智能家居等领域发挥更大作用。