中风是欧盟成年人残疾的最主要原因，每年影响约110万居民。一旦中风，患者通常需要康复训练以重新学会行走、说话或进行日常任务。研究表明，除了物理和职业治疗外，音乐疗法可以帮助中风患者恢复语言和运动功能。

然而，对于接受过音乐训练且遭受中风的人来说，演奏音乐本身可能是一项需要重新学习的技能。如今，一项发表在《机器人学与人工智能前沿》杂志上的研究展示了如何利用创新的柔性机器人技术来帮助康复患者重新学习演奏音乐和其他需要灵巧和协调能力的技能。

"我们展示了，我们的智能外骨骼手套，搭载着集成的触觉传感器、柔性执行器和人工智能，能够在神经创伤后有效地辅助手动任务的重新学习，" 导论作者林茂华博士说道，他是佛罗里达大西洋大学海洋与机械工程系的兼职教授。

适应有缘：定制智能之手

林教授及其团队构思并测试出了一款名为“智能手部外骨骼”的装置，其造型仿若多层柔软的三维打印机器手套，重量仅有191克。整个手掌与腕部区域皆被设计为柔软且具有弹性，而且手套的形状可以根据穿戴者的个体特征量身打造。

指尖的柔性气动执行器产生运动和施加力量，从而模仿自然而精准的手部运动。每个指尖还包含16个灵活的传感器或者称为“触觉元素”，当与物体或者表面发生互动时给佩戴者的手提供触觉感受。手套的制造是简单直接的，因为所有的执行器和传感器都通过一个单一的成型过程安装。

“在佩戴手套时，人类用户对每个手指的运动有相当大的控制能力。”佛罗里达大西洋大学海洋与机械工程系的教授埃里克·恩格伯格（Erik Engeberg）说道，作为本研究的资深作者。

这款手套旨在辅助并增强使用者自然的手部动作，让他们能够控制手指的屈伸。手套提供了手部引导，提供支持并增强灵巧性。

作者们预见患者可能最终会佩戴一双这样的手套，以帮助双手独立地恢复灵巧性、运动技能和协调感。

人工智能训练了这只手套成为一位音乐教师。

作者们利用机器学习成功地教会了这只手套“感受”钢琴上弹奏初学者的正确和错误版本之间的区别。在这里，手套自主运行，没有人工介入，使用预先编程的动作。这首歌是《玛丽有只小羊羔》，需要用四个手指弹奏。

“我们发现这个手套可以学会区分正确和错误的钢琴演奏。这意味着它可能成为希望重新学习演奏音乐的人们个性化康复的宝贵工具，”恩格伯格表示。

既然已经展示了这个原理性的证明，手套可以被编程，以便向佩戴者提供关于他们的表演中哪些方面成功或失败的反馈，可以通过触觉反馈、视觉提示或声音进行。这些反馈手段将帮助他或她理解自己的表现并进行改进。

林补充道：“将现有设计应用于除了演奏音乐之外的其他康复任务，例如物品操作，将需要根据个体需求进行定制。这可以通过3D扫描技术或CT扫描来实现，以确保为每个用户提供个性化的适配和功能。”

但是在这个领域存在一些需要克服的挑战。这些挑战包括提高触觉感知的准确性和可靠性，提升外骨骼设计的适应性和灵巧性，以及优化机器学习算法以更好地解释和响应用户输入。