哈佛可穿戴式軟體康復機器人問世

科技 10-31

本月初美國國家科學基金會放出了一段視頻，視頻內容是關於哈佛Connor Walsh教授所研發的可穿戴康復軟體機器人，目的是為了幫助殘疾人和行動不便的人康復或是作為輔助設備長期穿戴。

在沒給大家正式介紹前，先給大家看看這個可穿戴軟體機器人的前身。就是下面這個氣動的軟體手部康復裝置。

各位老鐵看官有沒有覺得像是一條蟲子趴在手上，怕蟲子的看官快速往下翻。

這款康復手套使用的是一種人造氣動肌肉，其本身就是一種橡膠材料。肌肉內部有不同形狀的空腔，通過氣泵對肌肉充氣就能使其形變。它的原理其實就是想通過氣動控制材料變形來模仿人手的活動，比如說下面這張動圖就是演示它的單根手指的情況。

你看這靈活的手指

氣動肌肉可模擬出食指的軌跡

有彈性，還能伸長

氣動肌肉也可模擬出大拇指運動軌跡

軟體機器人（Soft Robotics）可以說是現代機器人產業中的「奇葩」，和目前機器人最常用的剛性結構不同的是：軟體機器人具有多自由度且結構簡單可以做到更加靈活更有利於模仿人手等一些動作。因此，軟體機器人能夠在保證靈活性和柔韌性的同時，在三維空間中自由活動。

今天的主角是這款哈佛大學的可穿戴式軟體康復機器人。說到把軟體機器人和康復輔助器具聯繫起來的始作俑者，就不得不提到哈佛大學Wyss實驗室的Connor Walsh教授。

Connor Walsh研究生畢業於都柏林大學三一學院機械工程專業。在學生時代，他聽說了美國研發的機械外骨骼如何幫助人搬運重物，此後便開始著迷於機器人技術。隨後，他申請攻讀MIT博士學位，在世界著名的生物力學專家 Hugh Herr教授那裡做研究。當 Walsh 搬到哈佛，設立了生物設計研究所之後，他決定另闢蹊徑——開發「柔性機器人」。

（Wyss實驗室的Connor Walsh教授）

經過幾年的發展，他的研究團隊被NSF（美國國家科學基金會，NationalScience Foundation，United States）贊助，目前他們正在努力打造一款可穿戴的軟體機器人，用來幫助那些殘疾人，或是做完手術身體機構需要恢復的人去康復等等，目前該裝置只包括上肢。

下面是詳細的報道視頻。

過去五年，軟機器人技術正在爆炸。「世界第一個全軟體機器人 Octobot 的誕生，意味著一個新時代已經來臨，軟體機器人即將全面超越傳統鋼鐵鑄成的機器人。」義大利理工學院的 Barbara Mazzolai 和 Virgilio Mattoli 聯合在《自然》雜誌上撰文表示。

與普通的軟體機器人不同，哈佛這款可穿戴式的軟體機器人是作為一款輔助設備進行使用的，Connor Walsh教授表示希望使用者能夠把他當成一件衣服一樣可以整天穿在身上。

這種可穿戴設備是非常輕量級的，人們可以整天穿著它。人們可以穿著它短期恢復受傷，病情比較嚴重的人可以使用它作為長期輔助設備。目前這個機器手的困難是如何將其做的更加舒服更加方便使用，整個機器內部包裹著氣囊，內外層是一些紡織材料。表面還有很多感測器。

比如下面這個動圖，你觸碰一下掌心，它就會自動合上手掌。

比如碰一下這裡，自動開掌等。

整個機構就是像這樣從一個基礎的動作開始，逐漸往複雜方向延伸，和不同部位之間協同合作以達到複雜的動作。

這位穿star warsT恤的老鐵在十年前一場事故已經癱瘓多年，在使用幾個月後能勉強寫字和抓取一些東西，使用工具，展現出了不錯的恢復狀況。他表示也願意長期使用這裝置來幫助自己更好的生活。

除此之外早在2014年Connor Walsh 教授就研發出柔性外骨骼 Soft Exosuit，可以有效改善足下垂。傳統金屬風格的外骨骼不同，Soft Exosuit 由編織成帶狀的紡織物組成，可以包裹佩戴者的腰部和腿部，非常柔軟也具有韌性。機器內置微處理器、感測器和能源，腰部會置入馬達，提供力量和機動性。目前處在測試階段。

我國康復機器人市場規模和成長空間巨大。到 2030 年，中國 65 歲以上的人口的全國總人口比重將提高到 18.2%。廣發證券在此前發布的研報中認為，人口老齡化將推動醫療及護理機器人快速產業化。預計國內未來 3-5 年內會出現成規模的醫療或護理機器人企業。去年 3 月，國家衛計委聯合 5 部門印發《關於新增部分醫療康復項目納入基本醫療保障支付範圍的通知》，在原已納入支付範圍的 9 項醫療康復項目基礎上，將「康復綜合評定」等 20 項新增康復項目納入醫保支付範圍。

皮一下放幾張最近幾年的軟體機器人供大家欣賞