德國研究團隊利用機器人外骨骼模擬微重力環境以訓練宇航員精細動作能力

德國人工智能研究中心 (DFKI) 與杜伊斯堡-埃森大學 (UDE) 的研究人員參與了第 46 屆 DLR 拋物線飛行計劃，該計劃於 2026 年 5 月 11 至 22 日在波爾多進行，作為「MikroBeM」項目的一部分。這項研究旨在探討利用定製的人工智能適應型機械外骨骼進行訓練，是否能夠幫助宇航員應對微重力環境下的精細動作挑戰。該機械外骨骼用來抵消手臂的自然重量，通過針對性地施加力量以對抗重力，讓穿著者感覺在太空中失去重力。

想像一下，當你試圖擰緊鬆動的螺絲或在電路板上進行操作時，自己的手卻完全沒有重量。在地球上，人類大腦清楚知道需要施加多少力量來抬起一根手指。而在太空中，這種內部計算完全失效。缺乏重力的熟悉感，宇航員的手部動作往往變得顫抖、不穩定，且令人沮喪地不精確。這在修理太空站時是非常危險的。為瞭解決這一問題，研究人員採取了一種大膽的方法，利用人工智能驅動的機械外骨骼在地球上模擬深空的失重環境。

為了證明其有效性，部分研究人員在法國的天空中追逐了零重力，並在 Airbus A310 “Zero G” 上進行了為期兩周的實驗，這是一架專門的飛機，能夠以陡峭的弧度飛行。在每個曲線的頂端，飛機會進行控制性俯衝，讓機艙內的所有人和物體在恰好 22 秒的時間內漂浮。這是一項令人眩暈的工作，但卻是獲得真實微重力的唯一方式。

研究顯示人工智能外骨骼能有效幫助宇航員

這段珍貴的時間被用來測試 MikroBeM 項目。在漂浮的機身內，測試對象面臨一項簡單卻令人煩惱的任務。他們需要用右手食指不斷戳擊螢幕上目標的精確中心。這裡有一個變數，一件重型斗篷完全遮住了他們的視野。參與者無法看到自己的手，必須盲目操作，完全依賴肌肉記憶來引導觸碰。與此同時，一組傳感器追蹤每一個微小的動作，測量腦電波、肌肉收縮和心率。團隊成功從 180 次拋物線飛行中收集數據，且沒有一次設備故障。

然而，這項實驗的真正魔力發生在飛機起飛的幾周之前。參與飛行的參與者中有一半在地球上的實驗室中進行了為期一個月的訓練。他們在機械外骨骼中進行目標戳擊的練習。這款由 DFKI 和 UDE 開發的機械外骨骼利用人工智能精確測量使用者的手臂重量，並施加高度針對性的電動反作用力來抵抗重力。該設備完全中和了手臂的重量，讓大腦誤以為已經漂浮於深空。通過在實際飛行中將經過訓練的小組與完全未經訓練的對照組進行比較，研究人員可以判斷外骨骼訓練的效果是否持久。

初步結果顯示出高度的前景。

研究人員指出，「長期目標是建立經濟實惠、個性化的訓練方法，以更好地準備宇航員應對未來長期的月球和火星任務。此外，幫助宇航員在零重力中穩定手部的相同方法，亦可支持地球上的醫療護理。研究人員強調，瞭解大腦如何適應改變的物理環境對神經技術和中風康復具有重要意義。這意味著設計用於太空的外骨骼，或許可以幫助癱瘓病人重新學會握持物品。