电子科大外骨骼机器人,让截瘫小伙走出别样人生

原创 Kbet365  2021-02-05 15:23 

原标题:电子科大外骨骼机器人,让截瘫小伙走出别样人生

来源:电子科技大学

身穿国产单兵外骨骼

医疗女兵背上男兵步履如飞

兵哥哥搬运150斤重的物资so easy~

前不久被网友们赞上热搜的现实版“钢铁侠”

让外骨骼机器人系统又火了一把

为了让这一人机交互“黑科技”

更好更快地走进生活

电子科技大学机器人研究中心团队

经过10余年的努力

在去年10月

成电自主研发的外骨骼机器人

从1.0版本升级到5.1版本

可根据使用者的个体差异

更主动地适应使用者的脑部信号

智能检测和感知穿戴者的行动意图

有了“成电智造”的帮助

很多截瘫患者重新站了起来,迎来全新生活

从截瘫到站起来 小伙“走”上幸福路

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。电子科大的外骨骼机器人研发始于2010年。当时,学校在外骨骼机器人核心技术上一片空白,从美国归国不久的程洪教授带领团队从零开始,开启了充满曲折和艰辛的研发之路。

2013年,25岁的四川自贡小伙林寒在工地做工时不慎从四楼摔下。经抢救保住了生命,但因为腰椎断裂,脊髓神经受损严重,下肢瘫痪。除了身体上的伤病,这一巨大变故还给林寒留下了深刻的心理创伤。2015年,父母将他送到四川省八一康复中心,在医生的指导下开始做康复治疗。

同年八月,电子科大机器人研究中心执行主任程洪教授,带领团队来到林寒所在的四川省八一康复中心招募外骨骼机器人穿戴试验员。林寒成为该项目的首批志愿者试验员,参与到了第一代及后续外骨骼机器人产品的试验开发中。

当时,国外已开始使用医用康复外骨骼机器人,但价格昂贵,动辄几十万美元,对于截瘫病人来说就是遥不可及的梦。而“成电智造”的高科技,给林寒带来了照进生命中至暗时刻的一道曙光。

电子科大的初代康复外骨骼机器人主要由腿部机械系统加支撑用的肘杖组成。在科研人员的帮助下,林寒先是通过胸部、腹部和腿部的绑带将外骨骼机器人穿在了身上,再通过肘杖上的控制按钮启动设备,外骨骼机器人会慢慢推动他从轮椅上站起来。只要再按动一下行走按钮,外骨骼机器人便会帮助他迈腿,通过手肘保持平衡一步一步顺利向前走。

两年没法行走的林寒初次穿戴上外骨骼机器人时很激动,“外骨骼机器人可能做得不像电影中‘钢铁侠’的样子,但对于我们截瘫患者来说,它就像是‘钢铁侠’的那身战甲。”在程洪教授团队成员的耐心指导下,林寒不断适应并习惯了外骨骼机器人的使用。

2015年9月12日,在全国第九届残疾人运动会开幕式现场,林寒身穿外骨骼机器人举着火炬,一步一步缓慢走到最后一棒火炬手面前,站立着将火炬传递点燃。这一幕成为第九届残运会上最令人动容的瞬间。

为了让更多截瘫患者“站起来”“走得好”,几年来,程洪教授团队不断对产品进行迭代升级。电子科大团队开发的每一代外骨骼机器人林寒都测试过,“最新的第5代已经能够上下楼梯和走一些斜坡了”。

通过每天使用外骨骼机器人站立行走,不但改善了林寒长期卧床带来的各种并发症,也让他逐渐解开了心结。他从医院搬到了研发团队附近的出租屋里,工作日都会摇着轮椅去参加产品测试,逐渐恢复自信的林寒除了参与测试外,还常参加一些医学会议,向领域内的医生和其他病友介绍使用体验。

2019年12月26日,教育部党组书记、部长陈宝生到电子科技大学调研指导。了解到成电智造外骨骼机器人帮助林寒“走”上了幸福的人生路,小伙子就要结婚了,陈宝生部长高兴地说:“祝贺你 !”

2020年11月,林寒迈入了婚姻殿堂。对于未来,他充满了期待,“希望未来外骨骼机器人能真正替代我的双腿,到时候我很想陪老婆出去旅游,到处看看。”

从1.0到5.1 技术迭代初心不改

2017年,成电造外骨骼机器人技术获吴文俊人工智能科技进步一等奖。2018年8月,成电造外骨骼机器人登上央视原创大型科技挑战节目《机智过人》第二季,同年9月亮相世界人工智能大会,随后在国博举行的“伟大的变革——庆祝改革开放40周年大型展览”中展出……

看得见的成绩背后,是外骨骼机器人团队不断为之付出的心血和智慧。在程洪教授团队的努力攻关下,我国已经成为继美国、以色列和日本之后第四个成功研发外骨骼机器人的国家。和国外版本相比,电子科大的外骨骼机器人仅用了5年时间就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。

目前,团队的医用康复外骨骼机器人产品已历经5代变革,从第一代的功能按钮控制到第3代的形态检测控制,这几代产品都已全面商用,患者可以通过租赁的方式使用,较国外同类产品大大降低了使用成本。最新的第5代产品还采用了最前沿大脑皮层信号来控制外骨骼机器人,智能检测和感知穿戴者的行动意图,让患者体验到近似真实的行走体验。

许多新型外骨骼机器人仍在试验中,相信不久就能给患者使用。“下一阶段的工作,我们希望在人机交互、理解上取得进一步突破,让外骨骼机器人更好地理解人。”对于外骨骼机器人的未来,程洪教授说,“我们团队最大的梦想就是让越来越多的患者通过外骨骼机器人,增强他的生活能力。希望看到他们穿上外骨骼机器人后能够独自上下楼梯,走到更远的外面去,不再被别人当做特殊的群体看待。

目前,这套填补了国内产品空白的外骨骼机器人,已经助力1000余名像林寒这样的截瘫患者实现了运动重建和增强。

程洪教授表示:“科技让生活变得更美好,满足人民群众对美好生活的向往是科技工作者的使命,也是我们应该永远保持的初心!”

文字综合自杨子晚报 · 紫牛新闻、成电新闻网

图片:新闻中心、机器人研究中心

整理:新闻中心 林坤

编辑:新闻中心 卿晗、微视野工作室 冉丹

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