外骨骼機器人 讓癱瘓者走起來

「外骨骼機器人」幫助癱瘓病人林寒直立行走。

雙腿癱瘓，一生只能與輪椅相伴的人想站起來怎麼辦？福音來了！電子科技大學用5年時間研發出了一款名為「助行外骨骼機器人」的設備。這個機器人，猶如科幻影片中「鋼鐵俠」身上的「盔甲」，可按照使用者的指令，幫助其站立、坐下和自如行走。

「助行外骨骼機器人」是近年來四川科技飛速發展的縮影，也是人機交互智能轉化的顯著成果。未來，該款機器人將在服務社會經濟、保障健康等方面做出貢獻。

電子科技大學機器人研究中心研發人員表示，下一步，這款設備將升級為更加智能化的「第四代」，「只要使用者身體前傾，機器人就能帶動其行走，身體直立，機器人就會停下，並實現自如上下樓。」

案例說明：

/ 意外墜樓 /

雙腿癱瘓，感覺「這輩子都完了」

28歲的林寒是四川自貢人，幾年前在福建「做工程」。2013年底的一天，因為腳下踩空，林寒從4樓摔到了1樓，墜落時，剛好砸在一塊廣告欄上，「咔嚓」一聲，林寒昏了過去。等林寒醒過來時，他發現自己已躺在福州一家醫院的病床上。醫生告知的結果是：「腰椎斷裂，神經嚴重受損，下肢癱瘓。」

回憶起當年那一幕，林寒說，當時的感覺是「這輩子都完了」。

在這家醫院住院半年後，林寒被接回了四川。他說，那段日子是他一生中最黑暗的日子，由於下肢癱瘓沒有任何知覺，大小便失禁讓他備感難堪，每天都要由母親來照顧自己，心裡非常愧疚。「也特別不想出門，不想面對外人看我的眼神，也不想跟人交流，覺得不好意思，難受。」林寒說。

/ 驚喜來臨 /

穿上外骨骼機器人，能自如行走

2015年，林寒的家人將他送到了四川省一康復中心。

2015年8月的一天，林寒正在床上進行訓練，醫生突然來說，電子科技大學一個團隊研發了一款設備，可以幫助癱瘓者站起來並實現行走。

「當時醫生說，研發人員來醫院找了患者試用，問我想不想試一下，我就說試一下吧，當時也沒抱多大希望。」林寒回憶，第一眼看到這款設備的時候，只感覺它「有些笨重，不知道是否有用」。

在工作人員的幫助下，通過胸部、腹部和腿部的幾條綁紮帶，林寒將這款設備穿在腰上。工作人員遞給他一雙肘杖，教了他肘杖的使用方法。穿戴好後，坐在輪椅上的林寒摁下了肘杖上的按鈕，「機器人」將林寒的臀部抬起來，直到將他抬到站立狀態，並依靠肘杖穩穩站住。

「現在回想起來，我說不出當時的心情，反正不是頭腦一片空白……」林寒想了想，「我就感覺，終於站起來了，我本該是站著的人」。

看著林寒站起來，工作人員請他再次按下行走的按鈕。林寒摁下按鈕，右腿被足底的鞋緩緩抬起，往前邁了一步，緊接著，左腿被抬起，又往前邁了一步。「因為腿部沒有感覺，所以對行走沒有概念，要保持平衡，需要手上的肘杖及時跟上。」林寒說。

/ 重拾信心 /

「身體在恢復，心情也好了很多」

5月24日，電子科大外骨骼機器人研發工程師說，林寒當時使用的是該機器人的初級版本，「因為人體的各項數據未能完全統計，所以部分身高無法匹配的患者使用不了。」後來，研發團隊根據各種不同類型的身高、體重需求，做了進一步完善，並研發出了第三代版本。現在，使用者只需要一至兩天，就能真正實現「人機交互」「人機合一」。

2015年9月，林寒被邀請參加全國第九屆殘運會暨第六屆特奧會開幕式，並依靠外骨骼機器人進行了聖火傳遞。這一幕，讓全國觀眾為之動容，也讓無數腿疾患者看到了希望。

林寒也決定，從此成為一名電子科大外骨骼機器人研發團隊的志願者，並從醫院搬到了天府新區，租下一套房子，每天自己搖著輪椅到研發團隊的公司進行試驗和康復鍛煉。

「我現在感覺身體明顯有變化，心情也好了很多。就拿大小便來講，以前完全沒有知覺，現在恢復到95%以上了。」林寒笑著說。

外骨骼機器人·研發

「我國擁有了國際領先水平」

電子科技大學機器人研究中心研發人員表示，研發外骨骼機器人的想法，是在2008年開始的。

外骨骼機器人的用途表現在兩方面，一是針對對康復需要補償的人，由機器帶著人的關節運動；另一方面，是機器隨著正常人的運動而運動。雖然外骨骼機器人設計的初衷，是機器帶著人走，但電子科大研發團隊一開始要做的，是外骨骼機器人如何像人一樣走路。

「我們僅僅是用了5年時間，便研發出了第一款產品。」程都介紹，在研發這一款產品時，由於中國人的身高、體重以及肢體行動方面與外國人有區別，而此時的國外技術也是正在摸索，核心技術一片空白，所以，研發團隊一切只能從零開始。

「最大的難題，首先是實現正常人穿戴這個產品後的行走數據統計和輸出，需要根據正常人的運動數據來實現人機交互；其次，是收集腿疾患者的數據搭建系統平台，通過機器的數據分析，來驅動產品的運轉，帶動腿疾患者實現運動。除此之外，偏癱的人會有足下垂的狀況，我們也研發了適用於足下垂的智能鞋。」

外骨骼機器人從基礎版本，到如今的第三代，再到正在研發中的第四代，中間經歷了機械、電子、醫學、人工智慧等學科的高度配合，突破了很多難題，一步步搭建起了擁有電子科大標籤的完整系統平台和核心演算法。

外骨骼機器人·未來

「人機相融，幫患者上樓下樓」

5月24日，電子科技大學創新中心一樓的辦公室內，林寒在程都和研發工程師的幫助下，穿上了一款第三代的外骨骼機器人。林寒穿戴著外骨骼機器人，輕鬆站起，沿著辦公室平穩地行走了幾圈後，又自如坐下。

林寒身上的外骨骼機器人，這套系統由電驅關節、機械連桿、智能鞋、腰部支撐及綁縛附件等組成，通過這些部分的協同工作，輔助林寒自如行動，「腰部背包，相當於一個計算機，患者的所有信息都被收集到這個計算機里，最終實現人機合一，完成站立、原地轉彎、平視行走等動作。」

目前，根據患者需求研發的外骨骼機器人，行走動作主要是先邁右腿，待技術成熟後，會根據不同的需求改變邁腿的習慣，同時會收集大量不同患者的數據，從而計算出不同的需求，逐步設計不同的驅動性能，最終實現各類腿疾者與機器相融。

「我們正在研發的第四代，可以通過感測器感知人體的運動意圖，然後把信息迅速傳遞給計算機，並通過控制模塊傳達命令行走。」這款機器人，將變人體被動邁步，到主動邁步。

也就是說，只要人體有一個前傾的動作，大腦里有主動前行的意圖，機器人就會輔助他前行。人體只要直立，機器人就能準確明白停止的命令。同時，研發人員正在研發上下樓的觸發裝置，實現幫助患者上下樓的功能。

（本文來源：華西都市報）

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