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近日获悉,上海傅利叶智能科技有限公司与墨尔本大学组成的联合团队A .L .E .X. (Advanced Lower Extremity eXoskeleton)已获得官方认可,将参加2020年在瑞士苏黎世举行的半机械人奥运会Cybathlon,届时将使用傅利叶智能自主研发的下肢外骨骼机器人Fourier X2参赛,这也是中国外骨骼机器人首次亮相,与全球最顶尖的厂家们同台竞技。

近日记者获悉,上海傅利叶智能科技有限公司与墨尔本大学组成的联合团队A .L .E .X. (Advanced Lower Extremity eXoskeleton)已获得官方认可,将参加2020年在瑞士苏黎世举行的半机械人奥运会Cybathlon,届时将使用傅利叶智能自主研发的下肢外骨骼机器人Fourier X2参赛,这也是中国外骨骼机器人首次亮相,将与全球最顶尖的厂家一起同台竞技。

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“钢铁侠”的竞技 半机械人“奥运会”推动助残技术创新

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Cybathlon是由苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的感官机电系统教授Robert Riener发起的一项面向残障人士的特殊赛事,每四年举办一次。赛事的发起初衷源自一条新闻报道:失去一条腿的Zac Vawter使用仿生腿仅花费45分钟就爬上103层高的芝加哥威利斯大厦。这让Riener意识到,实验室开发的先进辅助技术却没有用在普通残障人士身上,而日常生活才是他们最需要克服的挑战,用技术帮助他们解决日常生活中的困难将更加具有实际的意义。

Cybathlon是由苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的感官机电系统教授Robert Riener发起的一项面向残障人士的特殊赛事,每四年举办一次。赛事的发起初衷源自一条新闻报道:失去一条腿的Zac Vawter使用仿生腿仅花费45分钟就爬上103层高的芝加哥威利斯大厦。这让Riener意识到,实验室开发的先进辅助技术却没有用在普通残障人士身上,而日常生活才是他们最需要克服的挑战,用技术帮助他们解决日常生活中的困难将更加具有实际的意义。

图为设在西安曲江国际会展中心B馆2号产业馆内的上海展区。

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品骉:力克·胡哲,《人生不设限》一书作者,天生没有四肢,却凭借顽强的毅力成为了励志偶像人物。

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本届丝绸之路博览会上,在西安曲江国际会展中心设立的4个产业馆,成为集中展示我国航空电子技术、卫星导航北斗应用、智能制造、高档数控机床、环保技术与产品、第五代移动通信技术、生物科技等领域最新成果的靓丽窗口。据了解,我国新一代信息技术、装备制造、节能环保、航空航天等领域参展参会的行业龙头企业占到了80%以上。

参赛选手Matt Standridge使用帮助瘫患者行走的外骨骼。图片来源:Eric Kayne

人生最可悲的并非失去四肢,而是没有生存希望及目标!人们经常埋怨什么也做不来,但如果我们只记挂着想拥有或欠缺的东西,而不去珍惜所拥有的,那根本改变不了问题!真正改变命运的,并不是我们的机遇,而是我们的态度————人生不设限

图片来源:Cybathlon赛事官网

图片来源:Cybathlon赛事官网

西安曲江国际会展中心的B馆2号产业馆内人头攒动,这个展馆集中展示的是智能制造、人工智能、高档数控机床等领域的新技术、新产品及解决方案。上海、湖北、四川、沈阳等省均在这里设立展厅,展出自己的“绝活”,其中也不乏“中国东方航空”、阿联酋国际商会、加拿大西北商会的展厅。

神经机械假肢奥运会的目标是,让参赛设备有益于技术的发展,并最终让全世界有需要的人使用。

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Cybathlon2020赛事将包括六大项目:脑机接口比赛、功能性电刺激自行车赛、动力臂假肢赛、动力腿假肢赛、动力外骨骼(Exoskeleton)设备赛和动力轮椅赛,所有任务均与残障人士的日常生活相关,着力展现相关领域的研究进展。参赛选手需要挑战自己处理日常生活的能力,例如做饭、挂衣服、上台阶等,在最短时间内完成最多任务的参赛者将赢得比赛。

Cybathlon2020赛事将包括六大项目:脑机接口比赛、功能性电刺激自行车赛、动力臂假肢赛、动力腿假肢赛、动力外骨骼(Exoskeleton)设备赛和动力轮椅赛,所有任务均与残障人士的日常生活相关,着力展现相关领域的研究进展。参赛选手需要挑战自己处理日常生活的能力,例如做饭、挂衣服、上台阶等,在最短时间内完成最多任务的参赛者将赢得比赛。

走进2号产业馆T4上海展厅,上海快仓智能科技有限公司的“快仓智能四向穿梭机器人”、上海傅里叶智能科技有限公司的“Fourier X1下肢外骨骼机器人”、上海微电子装备股份有限公司的“500系列步进投影光刻机”、上海澳华光电内窥镜有限公司的“光通内窥镜系统”、上海新眼光医疗器械股份有限公司的“i-Station”无线高清手术影像工作站......一台台来自上海企业的智能高科技产品会让你目不暇接,感受到上海展团刮起的“上海智能制造旋风”。

Vance Bergeron曾是一位业余自行车手,每年骑行7000公里。但2013年2月,这位50岁的化学工程师在骑车去法国里昂高等师范学校上班的途中遭遇车祸,他被弹到空中,落地时头部遭到撞击并扭伤了脖子。醒来时,他发现双腿再也无法移动,手臂也不再灵活。

尼克·胡哲出生于1982年12月4日,一名80后。他一生下来就没有双臂和双腿,只在左侧臀部以下的位置有一个带着两个脚趾头的小"脚",他妹妹戏称为"小鸡腿"。

其中,动力外骨骼设备赛要求胸椎或腰椎完全损伤的参赛者穿戴外骨骼设备,完成爬楼梯、坐在椅子上、穿越障碍等与日常生活相关的任务。目前,已有来自中国、美国、俄罗斯、德国、澳大利亚等国家的十多支队伍报名参加动力外骨骼设备赛。

其中,动力外骨骼设备赛要求胸椎或腰椎完全损伤的参赛者穿戴外骨骼设备,完成爬楼梯、坐在椅子上、穿越障碍等与日常生活相关的任务。目前,已有来自中国、美国、俄罗斯、德国、澳大利亚等国家的十多支队伍报名参加动力外骨骼设备赛。

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卧床数月进行各种康复治疗后,Bergeron开始寻找能重新骑车的方法。他开始学习神经科学,主要研究将人变为“半机械人”的机器假肢。他了解到,有些假肢通过一种功能性电刺激技术给萎缩或残存的肢体传输信号,能帮助肌肉收缩并修复某些功能。

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不同于残奥会主要考验人体本身的运动能力,只允许选手使用市场上可买到的设备。Cybathlon 则追求科技创新,参赛者将使用最新研发的动力辅助装置进行比赛,如动力外骨骼、机械手臂、电动轮椅等。正如傅利叶智能全球海外事业部常务董事总裁Zen KOH在采访中所说:“我们会把最好的技术和产品拿去参加比赛,不断激励我们开拓创新,这就像F1赛车,全球各大厂家会把最先进的技术投入到比赛中,再从中抽取部分技术应用到实际生活里。”

不同于残奥会主要考验人体本身的运动能力,只允许选手使用市场上可买到的设备。Cybathlon 则追求科技创新,参赛者将使用最新研发的动力辅助装置进行比赛,如动力外骨骼、机械手臂、电动轮椅等。傅利叶智能全球海外事业部常务董事总裁许德宏在采访中表示:“我们会把最好的技术和产品拿去参加比赛,不断激励我们开拓创新,这就像F1赛车,全球各大厂家会把最先进的技术投入到比赛中,再从中抽取部分技术应用到实际生活里。”

上海威德环保有限公司设计经理储开庆向记者介绍用于污水处理的“世浦泰MBR膜”产品。

在可以使用轮椅后,Bergeron立即返回实验室,将该创意付诸实践,并将研究重点变成了神经科学。他把自己当成实验室的小豚鼠,与团队一起研究如何刺激腿部神经,才能让腿部肌肉弯曲并踩动自行车。“我成为了自己的研究项目,一举两得。”他说。

27岁那年,他遇到了自己现在的爱人宫原佳苗。瞬间堕入爱河,他追了这个日裔女孩6个月,最终走到了一起。

据了解,确定参赛的傅利叶智能外骨骼机器人Fourier X2通过多传感器融合技术和独有的力反馈控制算法,可实现设备与用户的智能交互,“读懂”运动意图,根据穿戴者的用力大小调整动力输出,能应用于辅助行走、康复训练、运动功能强化等多个领域。

据了解,确定参赛的傅利叶智能外骨骼机器人Fourier X2通过多传感器融合技术和独有的力反馈控制算法,可实现设备与用户的智能交互,“读懂”运动意图,根据穿戴者的用力大小调整动力输出,能应用于辅助行走、康复训练、运动功能强化等多个领域。

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Bergeron定期参加增肌训练,但他受人工刺激的双腿功率最多只能达到20瓦,为普通自行车手的1/10。为了提高假肢性能,他和团队正尝试在碳纤维横卧三轮车中放入FES控制器和电极。10月8日,他将带着这个发明前往瑞士苏黎世,与Cybathlon的其他FES自行车手一决高下。Cybathlon是瑞士国家竞赛研究中心主办的“神经机械假肢奥运会”。

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一位参展商在观察傅里叶智能研发的“Fourier X1下肢外骨骼机器人”。

这项比赛耗资500万欧元,来自全世界25个国家的约80个研究小组都在为此次盛事厉兵秣马。他们既有小型团队,也有世界最大的先进假肢制造商,约300位科学家、工程师、技术支持员工及参赛人员参与其中。参赛人员都是残障人士,每人将从6项比赛中选择一项,挑战自己处理日常生活杂务的能力。在假肢使用者比赛中,第一个完成做饭、挂衣服等任务的“半机械人”将取得冠军。而在电动轮椅比赛中,参赛者将比拼在应对碰撞和台阶等日常障碍物的能力。

一个是健全的人,一个是没有四肢的残疾人,很难想象他们如何生活在一起。但是爱情的力量是伟大的,超越了一切阻隔。尼克·胡哲的爱情故事很美丽,他的励志故事更是强大。

图片说明:傅利叶智能外骨骼机器人Fourier X2

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比赛场地将用电视摄像机拍摄赛况,每个团队要有自己的运动衣,使Cybathlon和残奥会一样充满运动氛围。但两者的不同在于,残奥会追求的是人类自己的表现:运动员必须使用市场上可买到的设备,只运用本身的肌肉力量。但Cybathlon则追求科技和创新,参赛者将使用有动力装置,而且多是刚从实验室研发的假肢,他们更多的是驾驶员而不是运动员。Cybathlon的目标是,让参赛设备有益于技术的发展,并最终让全世界有需要的人使用。

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9778818威尼斯官网:她娶美貌MM的本事都在那,X2就要场二零二零年半机械人奥林匹克运动会。Zen KOH表示,全球做外骨骼机器人的公司很多,根据最新统计,全球大约有165家大学、研究机构和公司做外骨骼机器人,傅利叶智能现已进入前列。我们参加这个比赛,一是可以把我们技术推向更前沿;二是以海纳百川的心态参与其中,进行学习交流,从而获得更多经验,对我们公司也是一大提升。

许德宏介绍说,根据最新统计,全球大约有165家大学、研究机构和公司做外骨骼机器人,傅利叶智能现已进入前列。“我们参加这个比赛,一是可以把我们技术推向更前沿;二是以海纳百川的心态参与其中,进行学习交流,从而获得更多经验,对我们公司也是一大提升。”

上海微电子装备股份有限公司战略规划总监贺跃进向记者介绍“500系列步进投影光刻机”。

Cybathlon的发起者、苏黎世联邦理工学院生物医学工程师Robert Riener说,Cybathlon比拼的日常任务远非看起来那么容易。“我认为人们被互联网和好莱坞电影宠坏了。”他说,“我们想告诉他们,世界上还有很多挑战。”

如今他已经走遍了34个国家,做了1500多场演讲给无数人带去生活的希望和力量!现在科技也是在拼命发展,力争给残疾人士更多的发展机会。

开放、创新是傅利叶智能一直坚持的核心价值观,他们与墨尔本大学、美国国家仪器联合发起成立的外骨骼机器人开放平台——EXOPS,为全球开发者们提供软件开发工具包和硬件基础,开发者们可进行二次开发,应用于各个领域,或是参加半机械人奥运会等类型的赛事,无需再投入大量人力、物力,从零基础开始研制,这对外骨骼机器人技术的快速落地以及行业发展具有重大推动作用。

展厅里,一个机器人一会儿“伸腿”,一会儿“收腿”,旁边围着几位正看着仔细的客商。上海傅里叶智能科技有限公司的李翀介绍说:“这是傅里叶智能推出的国内首款带有‘触觉’的下肢外骨骼机器人——‘Fourier X1’,它是基于核心的力反馈技术,可根据外部力学环境动态调整步态轨迹,也能根据使用者的用力情况提供一些助力,让偏瘫和截瘫的病人通过训练重新获得行走功能,回归正常生活。”

Riener提到,Cybathlon的起源可以追溯到一项慈善活动的新闻报道:2012年11月,在一场车祸中失去了一条腿的Zac Vawter,使用实验性的、机动化假腿以仅仅45分钟就爬上了芝加哥103层的威利斯大厦。

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这个壮举震撼了媒体和Riener。但这也让Riener受挫:Vawter的设备和Riener实验室的类似令人震撼的假体以及来自全世界的类似设备,都没有用到需要它们的人身上。他认为,“我们在做伟大的工作,但没能很好地销售这些设备。”所以,为何不通过在研究修复疗法的团体中开展竞赛吸引人们对科技的注意呢?

对于失去行走能力的患者来说,能够站立和行走是他们日夜所期盼的。值得庆幸的是,来自上海张江高科技园区的傅利叶智能即将推出他们的外骨骼机器人Fourier X系列。外骨骼机器人,又称动力外骨骼系统,是将机电一体化、生物力学、人体传感网络、步态分析等多领域科技融合而成的产物。其主要针对下半身瘫痪的患者,帮助他们实现坐、站、行走、上下楼梯等基本功能。而傅利叶智能的这款外骨骼产品是国内为数不多正在进行商业化尝试的产品。

国内首款带有‘触觉’的下肢外骨骼机器人——“Fourier X1”。

9778818威尼斯官网,Riener的实验室团队对设计这样的比赛项目感到兴奋。不久,消息就传给了全世界的同事。他还意识到,对于使用义肢的人来说,解决日常生活中的挑战是更加重要、更具实际意义的。所以,他确定Cybathlon比赛绝不应该像奥林匹克运动会一样。

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外骨骼机器人是一种可穿戴的动力外骨骼系统,未来下肢瘫痪的人在穿上它之后,就可通过它所提供的动力带动没有肌力的下肢,实现行走等功能。李翀说,传统的外骨骼机器人只有固定的步态和一些纯被动的行走功能,而这款机器人,不仅具有步态的行走功能,还能做一些神经康复训练、运动控制训练。根据康复治疗需求,可有效协助康复医生和治疗师,对脑卒中和脊髓损伤患者实施步态的康复训练。

显然,脑—机接口竞赛是最奇怪的。15名运动员穿戴着设备坐上4分钟,比赛现场的大屏幕上播放着他们大脑里出现的内容。每名运动员都将利用大脑活动的特定模式尝试引导屏幕上的字符通过障碍物,一个电极帽转能将脑电波换成3个命令:加速、跳过障碍或翻滚过激光束。

近日,傅利叶智能推出了Fourier X 的预告片,虽然只是一些细节和剪影,但是仍然可以从中看出这款外骨骼产品的设计质感并不亚于国外同类产品;同时,我们也期待着在三月可以看到这款产品的“庐山真面目”,希望它能够在未来帮助更多中国失去行走能力的患者走进公众生活中!

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基本上,这些模式可以是任何东西。例如,在英国科尔切斯特的埃塞克斯大学,博士后Ana Matran-Fernandez带着一群在读和已毕业的学生设计出一个算法,能将这3个动作与运动员的想法或者其手脚联系在一起,或者通过一个数学方程与执行的任务联系在一起。

文/朱妃亮,材料来源:线上采集整理,如涉及版权问题或者寻求报道,请及时联系品骉网pinbiaowang.com

“Fourier X1下肢外骨骼机器人”的“实战”情形。

这个电子信号很弱,而且每个都不同,所以可能很难在各种命令中被区分开来,尤其当一名运动员因为比赛中的欢呼和肾上腺素飙升而分心时。瑞士联邦理工学院神经科学家José del R. Millán说,持续专注任务非常消耗精力。他的团队正在研究如何预测思维模式,使这种联系更自然,同时让运动员放松。

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BCI可能不再会用于真实的跳跃和跑步中,因为探测肌肉中的电子活动非常简单。但如果这类设备的制作成本降低且够精确的话,它们或有助于残障人士引导轮椅、光标,甚至是带有Skype功能的机器人,让他们参与到比赛中。“事实上,你能在实验室里开发这个技术然后将它做出来。如果确实有用,就意味着这个技术是有前景的。”Matran-Fernandez 说。

上海傅里叶智能科技有限公司参展工作人员李翀向客户介绍这款机器人。

其他Cybathlon赛事将利用更传统的设备。在假肢竞赛中,选手必须跨越诸如楼梯、散落的石头、倾斜的路面和门等障碍物,更不用说坐在轮椅上和站起来这种基本的动作了。几名参赛选手将戴上最先进的人工膝盖和脚踝,它们能探测到运动员行走时的力量进行加速,而且当运动员快要跌倒时,能修正他们的动作。

据介绍,这款机器人,可实现模块化电池管理、LED显示交互、长度高度可调节、高性能驱动电机、足底压力监测等功能,“它的上面有一个带电池的背包,还有一些核心的运动控制卡之类的东西,下关节是由一些传感器、周围力传感器组成的。”“通过力反馈控制算法,将外骨骼机器人与人进行交互,步态轨迹也可依据使用者的用力大小、外部动态环境的变化而实时调整。”

但与整个身体自然的动作相比,即便最先进的人体设备也会相形见绌。当一个人用手臂捡起一支笔时,他们的大脑和外周神经系统会协调出手与笔的距离,知道如何把每个手指的关节弯曲成一个精确的形状,知道抓起这支笔的难度——所有的这些都是无意识的。但标准的可移动假肢则需要使用者有意识地去做这些事情。这样很费劲,这也是截肢者为什么不愿戴这些假肢的一个原因。

总部位于上海张江高科技园的上海傅利叶智能科技有限公司,是顶尖的智能康复机器人研发和产业化公司。已获得我国II类医疗器械注册证、美国FDA注册证、欧盟CE注册证和澳大利亚TGA注册证,是国内首家在世界范围内获得如此全认证资质的企业。

为了尽可能实现无意识效果,研究者不得不创建能解码肌肉和神经信号的算法,并预测出穿戴设备的人想要做什么。在加拿大本拿比,一个名为MASS的Cybathlon团队正与残障运动员Danny Letain合作。这个团队已经做出了一个手臂假肢接在Letain的残肢上,上面有一个平面按钮板。

今年1月21日,傅利叶智能宣布,研发出新一代下肢外骨骼机器人——“Fourier X2”,并与美国国家仪器 、墨尔本大学联合发布打造外骨骼机器人开放平台。“Fourier X2”有更智能、更轻便、可穿戴性更好,价格更便宜等特点。它的重量只有18公斤,相比Fourier X1,降低了35%。

Letain利用对一只手的记忆,想象做出11种姿势中的一种,比如用手指指向某处。残肢上的肌肉会按压这些按钮,并告诉假手去做动作。Letain很高兴地发现,曾经控制手指的大脑回路仍能执行命令。“我正在用一个我已经35年没用过的东西。”他说。

这款同样带有“触觉”的机器人,拥有4个动力单元、6个多维力学传感器,分别位于大腿、小腿和足底,通过十多个传感器形成一套感知系统,更加智能地“读懂”人的运动意图,再根据用力大小调整动力输出,实现不同的运动模式,可应用于辅助行走、康复训练、运动功能强化等多个领域。通过技术、产品迭代,和工艺、供应链体系的完善,Fourier X2将是一个能真正应用落地并可批量化生产的机器人。而他们自主研发的Fourier M2上肢康复机器人,目前已出口15个国家、进驻数百家顶尖康复机构。

有些手臂甚至更先进。瑞士哥德堡查尔摩斯工学院生物医学工程师Max Ortiz Catalan团队开发了一种双向假体手臂,可以在运动时产生感觉。这个手臂是永久植入在佩戴者骨骼中的,使用9个电极接收残肢肌肉发送至该假肢的电机指令,并将手指传感器中的信号传回手臂的感知神经元。Magnus Niska是世界上唯一在实验室外穿戴过这种假肢的人。Ortiz Catalan希望,感知物体能力会给Niska带来竞争优势。

EXOPS类似于手机的安卓系统,包含傅利叶智能的新一代Fourier X2下肢外骨骼机器人、数据采集系统、运动控制系统等,构建一个以软件为中心,搭载模块化硬件的外骨骼机器人生态系统。EXOPS配有一套开发者SDK,通过各种计算机语言平台调用信息,来处理复杂的控制算法。开发者能够借助SDK调整外骨骼的步速、步态等参数,采集来自各个传感器的实时数据并控制多个动力单元来实现步行辅助。它将改变外骨骼机器人“单打独斗”状态,将外骨骼机器人所有的技术集合起来,协同创新,推动外骨骼机器人快速落地,实现产业化。

美国凯斯西储大学生物医学工程师Ronald Triolo原本认为,Cybathlon是一个愚蠢的主意。他曾认为应该想办法在这些问题上达成国际合作,而不是竞争。

文:文汇报驻陕记者韩 宏

但Triolo最终想通了:Cybathlon至少是一个很好的学习机会。Riener希望公开竞赛能比传统的学术研究更好地激发创造力,传统流程会受到研究者对知识产权的担心和经费竞争等阻碍。

图:韩 宏

美国哈佛商学院经济学家Karim Lakhani注意到,竞赛也会迫使研究者更快地完成工作,并且消除对可行性的顾虑,而这种顾虑就是阻碍他们开始的因素。他指出自动驾驶汽车曾一度失去了发展活力,直到2005年美国国防高级研究计划署举办了一场奖金为200万美元的竞赛。“这次比赛也会起到同样的作用。”Lakhani表示。Cybathlon的奖励不是金钱,只是奖牌,但获胜者所享受到的认可会起到同样的激励作用。

编辑:韩 宏

也许奖励带来的最大好处在于给了不知名选手一个与知名运动员——例如Lakhani同台竞技的机会。德国Otto Bock康复中心产品经理 Christof Küspert说:“我们在Cybathlon上展示自己的设备,并察看其他制造商的产品。”

*文汇独家稿件,转载请注明出处。

墨西哥一家相关公司的总经理Jesús Tamez-Duque希望Cybathlon能吸引更多合作者,并证明墨西哥也可以参与这个领域。他说:“在我们看来,Cybathlon是一个集中了世界顶尖机器人实验室的竞赛,我们仍在努力成为竞赛中的佼佼者,这样其他人就会相信我们可以带来真正的价值。”

Cybathlon将于2020年在日本东京再次举办,时间恰逢东京奥运会。届时还会增加针对视觉障碍人士的新项目,并且还会在体育场外举办一些比赛。但对于参加第一届Cybathlon的参赛者来说,站在前沿已经很激动人心了。“这是钢铁侠,这是阿凡达,这是全世界的脑机接口和外骨骼的结合。“Bergeron 说。

《中国科学报》 (2016-08-08 第3版 国际)

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