现实版“钢铁侠” 耗时5年为你打造钢筋铁臂(转)

       过去两年,“黑科技”这个词频繁出现在公众视野。百度上,关于“黑科技产品”的检索量高达4,660,000个,泛指生活中一切让大家感到“不明觉厉”的软、硬件,新技术和新工艺等。

       鲜为人知的是,成都这座以“吃喝玩乐”闻名的休闲城市,其实也是一座“黑科技”力MAX的科技创新城市——在刚刚落幕的2018全国“双创周”活动上,成都主会场的“黑科技每日秀”炫酷登场。为前沿黑科技专设“秀场”,在历届全国双创周上,还是头一次。全球首款人工智能语音识别芯片、全球首款“不怕水”插座、AI卫星、声控汽车等“黑科技”令人大开眼界。

       其中,由电子科技大学自主研发的智能康复机器人“布法罗”实力“圈粉”,这款红白相间的康复机器人,被大家亲切地唤作“钢铁侠”,能帮助截瘫患者独立起身、站立,配合拐杖支撑帮助人走路。这个曾在好莱坞电影《阿凡达》里出现的桥段,在成都成为现实。

       今天,就请跟着更成都的镜头,了解机械外骨骼机器人“钢铁侠”的前世今生。

                                      

       站立行走,对普通人来说是再简单不过的动作,但对脊髓损伤的截瘫、偏瘫患者而言,却是遥不可及的梦想。如今,随着科学技术的进步,“助行外骨骼机器人”为他们带来了希望。

                                      

                                      ◢ 电子科技大学机器人研究中心

       位于四川成都的电子科技大学机器人研究中心耗时5年研发出“助行外骨骼机器人”,犹如科幻影片“钢铁侠”身上的“盔甲”,可按照使用者的指令,帮助其站立、坐下和自如行走。

                                       

       简单来说,外骨骼机器人是一款套在人体外面的机器人,或者称“可穿戴的机器人”。它是利用传感、控制、信息、融合、移动计算等技术,为使用者提供一种可穿戴的机械机构,外骨骼机器人从发明至今,已经在军事、医疗、工业等领域有了十分广泛的应用。

                                        

       电子科大的外骨骼机器人研发始于2010年,那一年,从美国学成归国的程洪教授在八一康复医院看到了很多腿疾患者,程洪想到,美国、以色列和日本已经研发出了外骨骼机器人,然而,由于中国人的身高、体重以及肢体行动方面与外国人有区别,国内的外骨骼机器人核心技术仍是一片空白,有没有可能组建起一支属于中国自己的研发团队,帮助中国的腿疾患者呢?

                                       

                                      ◢ 程洪教授(电子科技大学机器人研究中心执行主任)

       抱着这个念头,程洪着手组建了一支研发外骨骼机器人的中国团队。他的想法,也立刻得到了电子科技大学的大力支持。

       一切从零开始。在项目研发开始前,整个“外骨骼机器人”的核心技术在中国是一片空白。没有任何参考,只能通过研发人员们对外骨骼功能的理解,来一步一步搭建起完整的系统平台和核心算法。

       研发的艰难程度可想而知,因为外骨骼机器人的研发不是某一学科的“单兵作战”,而是机械结构、医学、人因工程学、计算机技术等多学科领域的高度交叉融合。

       而研发过程中最大的难题,首先是实现正常人穿戴这个产品后的行走数据统计和输出,需要根据正常人的运动数据来实现人机交互;其次,则是收集腿疾患者的数据搭建系统平台,通过机器的数据分析,来驱动产品的运转,带动腿疾患者实现运动。

       但是,程洪教授团队仅用了5年时间,第一款产品便被研发出来了,并实现了在病人身上的穿戴测试,这是国外外骨骼机器人研发周期的1/3甚至1/6。这款产品,也使我国成为继美国、以色列、日本之后,第四个成功研发出外骨骼机器人的国家。

                                      

       几年前,四川自贡小伙儿林寒工作时从四楼意外摔下,背部脊髓损伤,双下肢丧失行动能力。回忆起当年那一幕,林寒说,当时感觉“这辈子都完了”。

       2015年,林寒的家人将他送到了四川省八一康复中心。 8月里的一天,林寒正在床上进行训练,医生告诉他,电子科技大学一个团队研发了一款设备,可以帮助瘫痪者站起来并实现行走。经过试用,林寒奇迹般地站了起来,并迈出了一步又一步。

                                      

                                     ◢ 林寒参加全国第九届残运会圣火传递

       一个月后,林寒被邀请参加全国第九届残运会暨第六届特奥会开幕式,并依靠外骨骼机器人进行了圣火传递。这一幕,让全国观众为之动容,也让无数腿疾患者看到了希望。

                                     

                                    ◢ 林寒展示外骨骼机器人“布法罗”

       今年10月,林寒穿戴上“布法罗”出现在“双创周”上,为大家展示第四代助行外骨骼机器人,这套装置由一套穿戴装备和两根拐杖组成,先穿上装备,要行走的时候,按下拐杖上的一个按键即可,不仅能如正常人一样站立行走,还能自如地完成上下台阶等动作。患者穿戴上这套装置,可出门散步,甚至可以去菜市场买菜。

       如今林寒已经成为一名电子科大外骨骼机器人研发团队的志愿者,每天自己摇着轮椅到研发团队的公司进行试验和康复锻炼。除了林寒,目前全国已有100余位患者试用过外骨骼机器人。

                                      

                                      

       程洪教授介绍,在此次“双创周”成都黑科技秀上,为大家展示的“布法罗”就是第四代外骨骼机器人。第四代外骨骼机器人采用的是航空铝材料,高约1米、重约23公斤,从上至下有6个关节、7个传感器。使用者穿戴时,通过胸部、腹部、腿部的绑带将其穿在身上,并将一双拐杖套在双臂上。可通过传感器感知人体的运动意图,然后把信息迅速传递给计算机,并通过控制模块传达命令行走。

                                      

       程洪表示,这款机器人,还能帮助患者上下楼梯,它会自动计算台阶的高度,规划步态,最终帮助使用者完成上下楼梯的动作,预计在明年推出。

       目前,程洪团队正在积极研发第五代外骨骼机器人,它将实现完全用大脑意识控制外骨骼机器人执行指令,这将是一个人工智能方面的重大突破。未来,该款机器人将有望在更广阔范围内为社会经济、保障健康等方面作出更大的贡献。

       原文链接:https://mp.weixin.qq.com/mp/waerrpage?type=upgrade&appid=wxa8d5b78d14d218c0#wechat_redirect