科技少年丨5年，他创造了平民用得起的脑电波控制手臂！
大家都泡在网络里
不知最近有没有看电视
在凯迪拉克今年的一组广告里
有一男孩
他只有 19 岁
创造了超低价的脑电波控制手臂
登上了 N 份国际报纸杂志
奥巴马在白宫接见他并与其机械手臂握手
最终 NASA 邀请其参与宇航机器人的项目研究
那么接下来，他会怎么做？
在中国，这更可能会是另一个商业「帝国」的开始——要组建团队，进行资本融资 ABCD 轮，接着上市，等走完这些套路，留下一段人人争颂的传奇和茶余饭后的谈资。
只可惜故事的剧本原来是在地广人稀的美国中部。而且你知道了开头，却猜不到结尾。
（拉沙佩勒在白宫受到奥巴马接见）
这个叫伊斯顿·拉沙佩勒（EASTON LACHAPPELLE）的科技少年最终创立了自己的公司 Unlimited Tomorrow 继续机械手臂的研究，但同时却选择了——免费开源，每个人都可以根据这些开源文件 3D 打印自己的仿生手臂，如此而已。
此时距离他开始接触机器手臂，已经过去 5 个年头了。
而促使他做出这个伟大产品的，有一半原因来自于一个陌生的小女孩。
1
原力觉醒
这是 2011 年的科罗拉多州科技展。
小女孩佩戴的假肢之昂贵，令前来参加科技展的伊斯顿·拉沙佩勒非常惊讶。
小女孩的父母告诉他，这支仅仅带有马达的简单手臂就要 80000 美金，而且随着她年龄增长可能还需要换 2-3 次，这对于整个家庭来说无疑是个沉重的负担。
14 岁的伊斯顿·拉沙佩勒顿时丧失了参赛作品获奖的激动，脑海中只孤零零地留下这样一个天问在游荡：如何改进仿生手臂从而使价格降下来，让每个截肢者都可以戴上这种便宜高效的东西？
这个从天而降的问题简练得有如费马大定理，但解决起来却似乎与大定理一样困难重重。然而，这却是本次科技展留给拉沙佩勒最重要的财富，从而启动了他下一个惊险曲折的人生故事。
他的原力，要觉醒了——要发明一个 1000 美元以下的仿生手臂！
2
「大山里来的孩子」
拉沙佩勒并不是一个什么大人物，他来自科罗拉多州的一个 1000 多人口的小镇，这里地广人稀，没什么大学和科研机构，用中国话说，他就是「大山里来的孩子」。据他口述，他的童年「日常生活非常无聊」。
（科罗拉多州 Mancos 小镇，拉沙佩勒的家乡）
但与很多喜爱机械的熊孩子一样，童年时候的拉沙佩勒有一项特殊的爱好，那就是把身边所有的东西都一一拆解开。此外，由于生活实在没什么事做，他还对研究机械手臂产生了浓厚的兴趣。
3
天才的套路——自学
14 岁的时候，不知是中了什么邪，他突然间萌发了一个新奇的想法——发明一个能用手套实现无线控制的机械手臂，具体来说，就是戴上一个特制的手套后，你的手干什么，机械手臂就会跟着干什么。
就像刚刚出生的婴儿一样，这手臂听起来并没有什么卵用，甚至有些不靠谱，但你不得不承认——这是一件非常酷而且你可能永远也做不出的东西。
然而，对于一个年仅 14 岁、接触不到任何高校资源的偏远地区孩子来说，这是一个十分超前且极度困难的任务。
但是别忘了——世界上还有互联网这东西存在。于是，他开启了苦行僧式的自学旅程。
通常来讲，制作一个机械手臂需要通晓多个领域的知识，包括设计、电子、编程、材料科学等，为了把这些知识都快速地往头脑里面灌，他每天的生活几乎都在 SparkFun、Instructables、Hackaday 这类与之相关的网站上度过。
4
这一次不是车库，是卧室！
与诸如乔布斯的一众科技先驱类似，也没有专门的场所供他鼓捣这些玩意儿。
（拉沙佩勒杂乱的卧室）
但有点不一样的是，他不是把自己的办公地点设在车库，而是自己的卧室，以至于整个卧室更像是一个小型的机器人解剖现场——环绕四周的是一堆堆密密麻麻且凌乱的机械加工工具、电线、若干条机械臂和紧挨着的一张床。
5
乐高、鱼线及其他！
一个 14 岁的小孩子除了想法外，什么都缺。他当然也是一无所有，以至于一开始制作机械臂的基本材料居然就是很多熊孩子都玩的乐高玩具，以及终极神器——钓鱼线，此外再加上一些电气配管和绝缘胶布等杂七杂八的东西。
一个静态的手臂模型不难制作，但一个像变形金刚那样会动的机械臂的制作，难度却是以指数上升的。
举个栗子，单单要让机械臂感应弯曲和作出反应就需要若干个复杂的步骤：
首先需要在手套上装上弯曲传感器；
把它们连接到一个微型控制器上；
接着发挥程序猿的专业精神狂写代码，得到信号值；
把它们转变成马达信号，才能真正移动地使机械臂实现移动；
最后还要加上无线电，调试一番，使得所有东西和谐完美么么哒。
而这，还只是一条小小机械臂所要攻克的无数个技术壁垒之一。说太多你也不懂（主要是我也没多懂），为了方便感受那种困难度，请自觉联想高考数学试卷压轴题的难度然后乘上 100 倍以上。
（拉沙佩勒制作的机械手臂）
时间过去 N 个日日夜夜，岁月也使拉沙佩勒从小鲜肉长成了小胡须男，与此同时，一个个的技术难点逐渐被克服，逐渐地，他的乐高机械臂最终成型了。
由于他制作的机械臂远远超出了小孩子制作玩具模型的水平，所以在学校的推荐下，他带着自己的作品参加了 2011 年的州科技展，也就是在那里，他不仅用三等奖为他心爱的手「加冕」，更重要地是认识了开篇那位的截肢小女孩。
6
庞大的市场需求
那个小女孩让他强烈意识到了人们对于可负担的假肢的迫切需求，这些感悟除非亲身体验，否则难以想象。
根据截肢者联盟（Amputee Coalition）的数据，在美国：
每年有大约 185000 次截肢手术（或行为）；
有近 200 万人生活在肢体缺失的状态下。
而在我大中国，这个数据则更加惊人。根据第六次全国人口普查数据，及第二次全国残疾人抽样调查的结果，推算 2010 年末:
我国有各类残疾人总数为 8502 万，
其中肢体残疾 2472 万，占 29.08%，
截肢者数据不明。
这还只是 6 年前的数据，如无意外，截肢者的数目在今天肯定是增长了。
更重要的是，假肢的价格贵上了天。根据美国新闻媒体公司 theblaze 估算，一支典型的假肢一般要 60000 美元。在中国，具备相同功能的假肢价格也不会便宜。
然而，根据最近的第二次全国残疾人抽样调查，2005 年，
中国有残疾人的家庭户年人均全部收入，城镇为 4864 元，农村为 2260 元。
即使是把收入的情况拉到了 2016 年的今天，这个对比仍然十分残忍，但从中也可以看出截肢者对于一支低价、功能尽可能完善的假肢的需求是多么巨大!
在这样的刺激和驱动下，拉沙佩勒踏上了为截肢者研发低价仿生手臂的西天取经路。
7
3D 打印 × 机械臂
来得早不如来得巧。
2012 年，科技界兴起了 3D 打印的热潮，试想如果能把这种新兴的技术应用到机械臂的研发上，那不是事半功倍吗?
连你都想到了，处于科技前沿的极客拉沙佩勒当然也不会不知道！
为了增强机械手臂的性能，他决定利用建模软件和数控加工来进行制作。他咨询了一些 3D 打印产商，得到的结果是打印一支手臂需要 500 美元，这个价格明显不低，再加上这时的他仍处于试验阶段，打印出来的东西是否有用也很难保证，对于一个完全没有工作、只能打打暑期工的低收入未成年人来说，实在是伤不起啊，权衡之下只能另寻他法。
机会总垂青有备之人，正好拉沙佩勒有一个朋友在纽约一家 3D 打印公司工作，拥有一台 3D 打印机，所以他二话没说，付了运费，硬是把朋友的 3D 打印机搞到了家里协助研发。
从此，拉沙佩勒的机械手臂摆脱了乐高玩具和鱼线的业余玩法。高大上的 3D 打印的引入给机械臂设计和制作留下了无限的想象空间，更重要的是，成本大幅降低，降低了未来普通用户的使用壁垒。
（拉沙佩勒使用的 3D 打印机）
8
神来之笔——让脑电波控制机械臂！
然而，最震撼的，是他居然创造性地把脑电波和机械手臂联系到了一起，希望截肢者可以像控制自己的手臂一样自由地控制机械臂，而不只是装上一个实用性不大的美化物。
但正如很多人冷嘲热讽的：用脑电波控制手臂，怎么可能！这简直是天方夜谭！
9
一个游戏的启发—— Anthromod 诞生
但是，一个超市里的小游戏却改变了这一切。
当时 16 岁的拉沙佩勒有一次去本地的超市，意外地看到了一个售价 80 美元、用脑力控制小球运动的游戏。
该游戏让玩家在脑袋绑上一个头箍状的小仪器，它能够感应玩家的脑电波，当玩家注意力高度集中的时候，悬在磁力盘上的球会往上飞，当注意力降低的时候，球会往下掉，玩家通过注意力的改变控制球的运动从而越过一些障碍。
这一下子启发了拉沙佩勒，因为完全可以把这个脑电波感应器（CEG）与机械手臂连接起来，再编一些程序实现这两者的互联互通。这样一来，截肢者只要经过一定量的练习也可以用机械手臂实现一些基本的抓拿功能。
（Anthromod 的 手臂部分）
（拉沙佩勒戴着的头箍是 Anthromod 的脑电波感应装置）
3 个月，凭借扎实的知识功底和突破常规的大胆构想，仅仅用了 3 个月，拉沙佩勒就造出了原型机——后来被命名为 Anthromod，实现了用脑电波控制机械手臂。
具体的原理是这样：
脑电波感应器能接收头脑中 10 个频道的信号，就像一个肌肉感应器，抓取细小的放电信号后转化成软件所能阅读的信号；
然后利用这些信号去实现模式追踪，并且将其转化为物理运动，从而控制抓爪的开闭。
到了 2015 年，拉沙佩勒的 Anthromod 已经发展到了第五代，达到了实际使用标准，一位截肢者用这个机械臂练习了 10 分钟就能熟练地完成一系列基本的操作，所以基本不存在任何学习成本。而更让人欣喜的是，它的制作成本大概是 600 美元。
此时的 Anthromod 还未抛光，看起来还不能立马登大雅之堂，诚如任何跨越性的复杂工具都需要不断的完善，Anthromod 距离大规模的商业化还有一定的时间，但这一天已不再遥远。
10
开源的世界
杨致远创立的雅虎奠定了互联网世界的免费原则，让信息可以在人与人之间自由传播分享，而拉沙佩勒的机械臂也最终实现了免费。
他把自己的发明全部开源，不仅仅想解决假肢及相关需求，他更想做的是建立一个平台，全世界的人都可以在上面利用他的科技成果去实现定制化，只需增减一点东西，就能满足所有人对于机械手臂的应用！
这个世界，也许因此少了个「赚他一个亿」的商人，却多了个致力于实现人类基本权利平等的科学家——拉沙佩勒。
本文参考了以下资料数据，在此一并感谢。
https://www.youtube.com/watch?v=CfmNXPMjChs
http://m.sohu.com/n/439227429/?_trans_=000115_3w
http://www.theblaze.com/stories/2015/01/28/at-14-years-old-he-was-determined-to-make-a-difference-at-19-hes-potentially-done-just-that/
http://www.notimpossiblenow.com/the-latest/this-19-year-old-is-on-a-mission-to-create-affordable-prosthetic-limbs
http://www.bbc.com/future/story/20151026-a-teens-mind-controlled-arm-could-make-prosthetics-cheaper
https://www.gofundme.com/3dProsthetics
http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/shehui/2006/html/fu3.htm
科学
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也足以影响世界
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