中国自主研发外骨骼机器人截瘫患者穿上可自如行走

发布时间：2018-8-20 10:21 发布者：eechina

新华社成都电（记者吴晓颖）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者而言，却是遥不可及的梦想。5年前，四川自贡小伙儿林寒工作时意外从四楼摔下，背部脊髓损伤，双下肢丧失行动能力。近日，他穿戴上外骨骼机器人，不仅能如正常人一样站起行走，还能自如地完成上下台阶等动作。

为林寒四肢运动提供能量的这款红白相间的“钢铁侠”，是电子科技大学机器人研究中心执行主任程洪团队研发的第四代外骨骼机器人。

“我国是继美国、以色列、日本之后，第四个成功研发外骨骼机器人的国家。”程洪介绍说，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。

电子科技大学的外骨骼机器人研发始于2011年。当时，程洪刚在四川省八一康复中心，见到的上百位因汶川地震致残的截瘫患者，下定决心帮助截瘫患者重新“站起来”。

8年来，程洪团队从零开始，仅用5年时间就实现了外骨骼机器人在病人身上的穿戴测试，研发周期是国外的1/3。如今，已有包括林寒在内的100多位截瘫患者通过穿戴该团队研发的外骨骼机器人，实现站立行走。

记者日前在电子科技大学机器人研究中心看到，第四代外骨骼机器人采用航空铝材料，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。

当行动时，腰部传感器通过测试使用者的上肢倾斜度、倾斜加速度感知人体运动意图，把信息传递给计算机，然后通过控制模块向机器人传达指令，实现电驱关节、智能鞋、腰部支撑及绑缚附件的运转，辅助使用者行动。在向前迈步时，使用者的腿、脚被电驱关节、智能鞋缓缓抬起，拐杖及时配合完成行走动作。

“第四代外骨骼机器人技术已跻身世界前列。”研发团队成员侯磊说，相对于前几代外骨骼机器人，第四代可以通过智能鞋及其他传感器，自动识别并规划步态，完成楼梯的上下，行走更快、更流畅。同时，借助人工智能算法，让外骨骼自动识别穿戴者意图，人机交互更连贯、自然。

“但第四代外骨骼机器人的使用对象也有限制。”侯磊解释道：使用者穿戴外骨骼机器人行走时，下半身会有种在空中跳起的悬空失重感，需要借助拐杖来保持身体平衡。因需要手臂力量支撑配合，第四代帮助的是损伤部位在胸椎T6区及以下的瘫痪者。

程洪向记者透露，他们正在研发的第五代外骨骼机器人，将实现用大脑意识控制外骨骼机器人执行指令，这意味着损伤部位在胸椎T6区以上的残疾人也有望借助机器“钢铁侠”重新实现直立行走，这将是人工智能领域的又一重大突破。