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脑-机接口(Brain-Computer Interface ,BCI) 技术形成于 20世纪70年代 (1973 年,Vidal)，是一种涉及神经科学、信号检测、信号处理、模式识别等多学科的交叉技术。目前，BCI技术已引起国际上众多学科科技工作者的普遍关注，成为生物医学工程、计算机技术、通信等领域一个新的研究热点。
BCI 是一种连接大脑和外部设备的实时通信系统。他可以把大脑发出的信息直接转换成能够驱动外部设备的命令，并代替人的肢体或语言器官实现人与外界的交流以及对外部环境的控制。换言之，BCI 系统可以代替正常外围神经和肌肉组织，实现人与计算机之间或人与外部环境之间的通信。
BCI 技术的核心是把用户输入的脑电信号转换成输出控制信号或命令的转换算法。在研究工作中相当重要的部分就是调整人脑和 BCI 系统之间的相互适应关系，也就是寻找合适的信号处理与转换算法，使得神经电信号能够实时、快速、准确地通过 BCI 系统转换成可以被计算机识别的命令或操作信号。
说到底，脑机接口是个巨大的方向，我们学识有限，在此方向中，我们机械臂目前的应用是帮助残疾人安装神经假体，以恢复手臂运动功能，而残疾人缺失运动功能，往往是感知功能。
《国家科学评论》（National Science Review，NSR）采访了卡耐基梅隆大学生物医学工程系主任贺斌。贺斌是非侵入性脑机接口领域的科学家，2013年，他的研究团队利用非侵入性脑机接口技术，实现了意念控制无人机飞行并跨越障碍，2019年，他的团队又实现了意念控制下机械臂对运动光标的连续追踪。在这次访谈中，贺斌谈到了脑机接口技术的历史与未来应用方向，并着重介绍了非侵入性脑机接口相关的机遇与挑战。
在2019年将该研究成果已经在Nature 旗下期刊 ScientificReports公开发表，题为《非侵入性神经成像可增强连续神经跟踪，实现机器人设备控制》(Noninvasive neuroimaging enhances continuous neuraltracking for robotic device control)。世界上实现了人脑在不植入情况下来控制机械臂，实现凭借“意念”控制机械臂在三维空间抓取、放置物体和控制飞行器飞行。
传送门：www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.aaw6844
通过脑-计算机接口(BCI)技术检测心理意图和控制外部设备，为改善包括肌萎缩侧索硬化症和脊髓损伤在内的各种神经疾病患者的生活打开了大门。这些认识使患者能够与实验室里的临床医生和研究人员进行交流，只需简单地想象不同身体部位的动作。BCI都恢复了曾经失去的身体功能，包括独立行走、手的功能操作和语言交流。
（以下图片来源于Noninvasive neuroimaging enhances continuous neuraltracking for robotic device control）
早在2012年，浙大团队就在猴子脑中植入微电极阵列，运用计算机信息技术成功提取并破译了猴子大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号，使猴子能通过自身“意念”直接控制外部机械手臂。进一步的在2014年，浙大团队在人脑内植入皮层脑电微电极，实现“意念”控制机械手完成高难度的“石头、剪刀、布”手指运动。
去年1月16日，浙江大学对外宣布“双脑计划”重要科研成果，该校求是高等研究院“脑机接口”团队与浙江大学医学院附属第二医院神经外科合作完成国内第一例植入式脑机接口临床研究，患者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实现三维空间的运动，同时证明高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制是可行的。
浙大求是高等研究院教授王跃明说，脑机接口领域的研究需要神经科学、信息科学、机械工程和医学等多个学科的紧密合作，而浙江大学综合性大学的特征为学科交叉提供了很好的土壤。
从最初实现电极植入大鼠脑部的“动物导航系统”到脑机接口应用在人的大脑上，团队花了十余年的时间。
（以上摘于浙江大学求是新闻网）
例举的两个案例，表明了一样的原理：
读取神经活动信息
探测中枢神经的某些神经元，探测器进入到神经活动中。
传输神经活动信息
映射神经活动信息
将神经活动信息映射为机器运动模式，当完成后，通过无线传输到机械臂。
传输机器运动信息
执行机器运动指令
在机械臂接收到指令开始运动，在运动中接触到某些物体，臂会给物体产生一些压力，反之物体也会给臂一些反作用力。这些反作用力可以通过手臂上的压力传感器接收，再经过无线传输到达身体某一部位的皮肤上后，传输到神经系统，产生响应的感距。
感知运动反馈信息
传输运动及感觉运动反馈信息
讲了这么多，机械臂的运用无非是感受到指令到执行指令，但这小小的一个动作，需要科学家们耗时数十年研究而得来，致敬科研工作者！同时，希望机械臂更快的走向医疗转化，为更多康复患者带去希望！
哲本仪器代理的德国Franka Emika机械臂属于轻量级机器人，同时也是协作机器人领域的系统之一，它是以人的手臂为起点设计的，franka机器人的优势是有7个接头配备传感器，配有对触摸敏感的抓手，适用于多个应用场景。
实验室通用设备
天平类- 德国Sartorius天平/ 瑞士METTLER TOLEDO天平
分离浓缩类- 菲恰尔离心机 / 德国SIGEMA / 德国IKA旋转蒸发仪
搅拌混匀类- 德国IKA搅拌器 / 北京 大龙
箱体类- 上海 一恒 / 德国Memmert
恒温器- 中科美菱 2-8℃医用冷藏箱/ -25℃医用低温箱/ 超低温冰箱
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分子生物学 / 细胞生物学
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