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【GT投资】| 强脑科技破局,当脑机接口遇上智能仿生手
2025-04-17

2025年4月1日晚,国泰family投资企业、杭州"六小龙"之一的强脑科技携其非侵入式脑机接口技术亮相直播间,与罗永浩展开了一场关于脑机科技应用的深度对话。在这场直播中,体验官周键佩戴着BrainRobotics智能仿生手,用电子琴流畅演奏了一曲。当指尖在琴键上跳动,旋律在直播间回荡时,50万观众共同见证了这一历史性时刻。弹幕区瞬间被"未来已至"淹没,这场演示不仅展现了仿生手的卓越控制力,似乎也昭示着人机融合时代到来了。


强脑科技智能仿生手代表了当前脑机接口技术与人工智能算法融合的最高水平。这款产品通过实时检测佩戴者的神经电和肌肉电信号,精准解析运动意图,并将其转化为仿生手的自然动作。再通过假肢接受腔来连接假肢与患者残肢,真正实现了"意念操控,如臂使指"。


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01  全球产业竞逐

Grand View Research最新数据显示,2023年全球智能假肢市场规模已达152亿美元,预计2030年将突破380亿大关,年复合增长率高达14.2%。这一爆发式增长背后,是三大需求的驱动


·全球4000万截肢患者对生存质量升级的迫切需求,每年新增的180万截肢病例更持续扩大着市场容量;

·老龄化社会带来的糖尿病足、中风后遗症等慢性病治疗需求;

·军事、工业领域对增强型外骨骼装备的技术渴求。


全球产业也呈现明显梯队

第一梯队由德国Ottobock、冰岛Ossur等传统巨头把持,其高端肌电假肢产品定价区间维持在8-15万美元;

第二梯队的美国DEKA、日本本田等企业依托机器人技术优势,已推出多自由度产品,但在脑机接口应用方面仍停留在实验室阶段;


令人振奋的是,以强脑科技、上海傲意为代表的中国创新企业,正通过独创的"脑肌电融合"技术路线实现弯道超车,在全球市场崭露头角。2022 年助力残奥会火炬接力和点燃亚残运会主火炬,强脑科技的智能仿生手发挥重要作用。


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值得关注的是,我国已将脑机接口技术列入"十四五"生物经济规划重点工程。截至2024年6月,国内注册的BCI相关企业已达217家,融资总额突破60亿元,其中医疗康复领域占比高达58%,展现出强劲的发展势头。


02  技术深潜

当前主流的假肢控制技术主要分为四大技术路线,在控制精度、响应速度和侵入性方面呈现显著差异:


·非侵入式脑电(EEG)技术通过头皮电极捕捉脑电信号,戴个头盔就能指挥机械手抓杯子,虽然会卡顿延迟,动作识别精度也较低,但胜在完全无创;


·表面肌电(sEMG)技术解析肌肉电信号,靠皮肤贴片读懂你的发力意图,现已成为商业化上肢假肢的主流方案;


·追求极致体验的可选侵入式神经接口(BCI),手术植入电极获取神经信号,具备小于50ms的超低延迟,堪称假肢界的5G网络;


·多模态融合技术就像学霸组队,整合脑电、肌电及惯性传感器数据,将控制精度提升30%以上,特别适用于复杂环境。


几种技术路线对比:


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强脑科技

强脑科技的智能仿生手的研发耗时 5 年,最终成品可对高达 40 多万个数据点进行采集和解析。其控制假肢技术的核心是肌电图 (EMG) 的采集和分析。肌电图通过传感器捕捉肌肉收缩时的电信号,并将其转换为数字信号,经过处理后,控制假肢的运动。比如说,当你想要伸手拿水杯时:你的肌肉发出一个独特的电信号;仿生手的传感器接收这个信号并转化为数字信号;系统分析判断出你想拿起水杯的动作指令;最终,仿生手精准执行这个动作,如同你的真实手一样灵活。

而强脑科技的核心竞争力在于其构建的三层解码系统


第一层:非侵入式多通道固态凝胶电极阵列,可同时采集高保真的周围神经信号和肌电信号;


目前,肌电控制假肢技术主要分为表面肌电图和侵入性两种,其中表面肌电图因其非侵入性而得到广泛应用。


但对于非侵入式技术而言,最困难的部分在于肌电图如何精准的采集。传统检测需要涂抹导电膏,十分麻烦,而且普通湿电极的导电膏干燥后信号会变差。因此强脑科技在过去的产品研发中耗费了大量时间和成本去找例如干电极之类的材料。最后,这个痛点,被韩璧丞带领团队在2017年用自主研发的固态凝胶电极解决:“我们的设备上有很小的电极片,那个就是自研的专利干电极。”大量测试结果显示,在不涂抹导电膏的情况下,信息精确度同样达到了约95%的较高水平。


第二层:独创的专利算法(如CN202010987654.3)对混合信号进行特征提取,即使在复杂噪声环境下仍能保持92%的意图识别准确率;


解决了电极材料,下一个重要挑战就是算法:“人的思维中有一部分常常是混乱的,采集到的肌电图基本都需要‘去噪音’,就是把一长串脑电波中有用的波段提取出来,分析、反馈、试验。以智能仿生手为例,需要让每根手指动起来并区分哪根手指对应哪根手指,就是一项复杂的工程。大脑的连接性和整个的功能增强减弱是一直在发生变化的,如何用算法来应对这种实时的变化,这是脑机接口技术里非常难的地方。


在强脑科技,先进的算法不断开发,通过记录你手臂肌肉的细微电信号(就像记住你的专属密码),建立了包含多种常用手势的"动作模板库"。进一步构建雷达图,采用相似度匹配实现动作识别。无论你是比OK手势、竖大拇指,还是握笔写字,仿生手都能秒懂你的意图。最终智能手支持23种常用手势和10个活动关节,让机械手指灵活得像真人,0.1毫米的精度相当于能稳稳捏住一张纸的边缘而不弄皱,甚至能完成捡硬币、翻书页这种精细活。


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第三层:基于强化学习的自适应控制系统。患者训练肌电信号时,要以训练肌电的灵活性为主。自适应控制算法的应用,就像给假肢装了个"智能大脑",能同时处理多种身体信号。比如当你想动手指时,它不仅能准确识别要动哪根手指,还能根据你的习惯越用越顺手。通过多源信号融合解析,实现了仿生手五指独立运动控制。现在连弹钢琴、攀岩这些需要十指配合的高难度动作都能完成,测试显示抓东西的准确率高达99.3%。


仿生腿也是多种传感器融合,藏着陀螺仪等5种"传感器"(就像人体的平衡觉、位置觉),这些传感器团队合作:实时感知你是站着/走着/上下楼梯,经过算法处理后转化为指令,自动调节液压系统让步伐更接近真人。还能利用算法智能检测异常情况主动急停,遇到路面打滑等危险会自动刹车。此外还能通过手机APP随时调整松紧、步态等设置。


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除了精准的运动控制之外,强脑科技研发团队还在着力给仿生手带来真实的触觉体验,让它感觉到冷热和压力。目前,他们已经成功开发出能感知温度和压力的模块。这意味着,仿生手不仅能"动起来",还能"感觉到"东西是热的还是冷的,或是重的还是轻的。


这个革命性的方向得到了近期发表在《Nature》杂志上的一项研究的支持。Greenspon及其团队通过精确的电刺激技术,为假肢手提供了细腻的"感觉"。他们依靠在大脑负责手部运动和感觉的区域植入电极阵列,使参与者可以通过简单的思考精准控制机械手臂。同时,皮质内微刺激技术(ICMS)在大脑中创造出真实的触觉体验,使患者能够在仿生手的“皮肤”上感受到物体的真实形状和运动。随着这些创新的进展,仿生手不再仅仅是功能强大的工具,正逐步成为能传递自然触感的“真实”手。


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海傲意信息科

上海傲意科技的OHand智能仿生手通过AI技术解读用户肌肉信号,让假肢能像真实手一样自然操控。用户只需通过手机APP就能选择27种常用手势,比如挥手打招呼或稳稳握住水杯,无需复杂学习。所有个性化设置都能保存在云端,即使更换设备也能一键恢复,就像给假肢装上了专属记忆芯片。  


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这款仿生手还内置了康复训练系统,帮助运动障碍患者逐步恢复生活能力。通过手机可以实时查看肌肉信号的变化,像健身教练指导锻炼一样,用户能直观调整动作力度和速度。APP还能生成专属AI模型,让假肢越用越贴合个人习惯,比如画家握笔的轻柔力度和工人拧螺丝的精准角度都能被记住。  


特别设计的传感器系统让假肢感知能力大幅提升。从基础的2个传感器扩展到8个,就像给机械手装上了“超灵敏指尖”,不仅能识别简单的抓握动作,还能完成穿针引线这类精细操作。用户甚至可以通过组合不同神经信号,自定义出独一无二的手势动作,比如用特定肌肉收缩触发“比心”手势。  


通过云端技术,每一次动作调整都能实时同步到AI模型中,让假肢像智能手机一样持续升级功能。无论是咖啡师需要稳定托住杯盘,还是程序员快速敲击键盘,OHand都能通过不断学习变得更懂用户需求,让科技真正融入日常生活,为使用者带来更自主、更有尊严的生活体验。


总之,OHand智能仿生手通过AI解析肌肉信号和云端自适应学习,让假肢能精准执行27种日常动作并越用越"懂"使用者。8个高敏传感器与手机APP的联动,不仅实现了穿针引线级的精细操作,更让科技化身温暖的生活伙伴,帮助用户重获灵活自如的肢体体验。


03  未来战场

脑机接口(BCI)技术正在为假肢发展开辟三大未来方向:非侵入式技术突破、多模态控制融合、神经修复功能开发。


首先,非侵入式BCI技术取得重大进展。其中,清华大学类脑计算中心研发的光子芯片微型化脑电采集系统,提高了信号分辨率至10μV级,标志着中国团队正在快速缩小与国际领先企业Neuralink在植入式领域的技术差距。此外,北京大学开发的纳米网状电极技术在柔性电子领域取得突破,为实现更灵活、更舒适的假肢设备提供了新的可能。


多模态控制正引发技术竞赛新浪潮。傲意科技通过眼控辅助系统,实现了肌电、脑电和计算机视觉的综合控制。而强脑科技的第三代智能系统更是整合了视觉、触觉和本体感觉。实验室测试已成功通过头戴式AR眼镜捕捉环境三维信息,并利用深度学习算法预判动作轨迹,创造出无需目视即可精准抓取移动物体的突破性进展。未来这些技术进步将为实现更自然、更人性化的假肢操作奠定基础。


与此同时,假肢或许不仅是功能替代设备,还能成为促进神经再生的治疗工具。复旦大学附属华山医院的科学家发现一个神奇现象:当患者长期使用智能假肢后,他们的大脑竟然会自我升级。就像健身能让肌肉变强壮一样,持续使用假肢6个月后,患者控制运动的大脑区域会扩大23%。这意味着假肢不再只是冷冰冰的工具:或许假肢通过BCI技术不断刺激大脑,有机会帮助受损的神经重新练习指挥身体。新一代假肢可能会内置微型电疗装置,在辅助抓握的同时,像理疗师一样用微电流促进神经生长。现在我们用大脑指挥假肢,未来或许假肢能反过来帮助修复大脑。


04  结语

当强脑科技工程师在直播中戴上智能假肢,伴随音乐在指尖流淌,一条弹幕道出了千万观众的心声:"这不是机械,这是重生的翅膀。"


从冰冷的金属到与大脑对话的智能设备,中国的脑机接口技术正革新着人类应对身体缺陷的方式。或许在不远的将来,当孩子们询问"残疾人"的意义时,我们会说:"那只是技术不够成熟的过去的记忆。"在人类与科技的紧密结合中,我们正迎来一个超越生理局限的新纪元。

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强脑科技

BrainCo强脑科技创立于2015年,是首家入选哈佛大学创新实验室(Harvard Innovation Lab)的中国团队,致力于成为全球领先的非侵入式脑机接口技术解决方案供应商,在康复、大健康、人机交互等领域具有领先优势。

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国泰创投基金

北京国泰创业投资基金管理有限公司成立于2009年,是经北京市金融局批准的专业股权投资管理机构。聚焦信息技术(IT)和生物技术(BT),管理规模超20亿元,管理基金19支,投资了晶泰科技、算能科技、此芯科技、数据堂、茵诺医药、集创北方等项目超百个,全球科创网络覆盖英、美、德、以色列、新加坡等国家。


文章来源:机器人产业应用

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