Regeneron ISEF 2025 大奖：ENBM061 - 带有反馈功能的脑驱动前臂外骨骼

外骨骼机器人已被证明可有效帮助上肢神经肌肉损伤患者进行康复。然而，现有设计往往缺乏一些关键组件，例如脑驱动的恢复机制、运动学习的主动参与、实时感官反馈、前臂专用支撑以及强大的安全功能。本项目旨在通过设计一个脑机接口来弥补这些不足，该接口用于检测大脑意图并检测阿尔法波抑制（一种心理参与的神经标记），从而增强大脑在康复中的参与度；此外，还设计了一个配备先进安全措施和实时反馈功能的前臂外骨骼。该多模态康复系统包含一个基于脑电图 (EEG) 的脑电控制系统、一个五自由度 (DOF) 前臂外骨骼，以及一个闭环康复框架中的实时振动触觉反馈系统。整个设计采用轻量级（<1.5 公斤）、可调节的外骨骼，以及一个超低成本（<100 美元）的脑电图系统，从而增强了其可及性。性能评估表明，该系统在脑电图 (EEG) 数据采集方面具有高准确率（>95%），在稳态视觉诱发电位 (SSVEP) 数据分类方面具有>92% 的准确率，并使用定制机器学习模型 BrainFormer 进行 Alpha 波抑制识别方面具有 100% 的准确率。这些结果凸显了该系统能够通过自适应神经调节、实时感官反馈和个性化运动辅助实现脑控康复的能力。通过克服传统外骨骼的局限性，这项创新为改善亚急性和慢性中风患者的运动恢复和促进神经可塑性提供了一种经济实惠、有效且易于获取的解决方案。