新華社成都電（記者吳曉穎）站立行走，對普通人來說是再簡單不過的動作，但對脊髓損傷的截癱者而言，卻是遙不可及的夢想。5年前，四川自貢小伙兒林寒工作時意外從四樓摔下，背部脊髓損傷，雙下肢喪失行動能力。近日，他穿戴上外骨骼機器人，不僅能如正常人一樣站起行走，還能自如地完成上下臺階等動作。
為林寒四肢運動提供能量的這款紅白相間的“鋼鐵俠”，是電子科技大學機器人研究中心執行主任程洪團隊研發的第四代外骨骼機器人。 “我國是繼美國、以色列、日本之后，第四個成功研發外骨骼機器人的國家。”程洪介紹說，外骨骼機器人的研發不是某一學科的“單兵作戰”，而是機械結構、醫學、人因工程學、計算機技術等多學科領域的高度交叉融合。 電子科技大學的外骨骼機器人研發始于2011年。當時，程洪剛在四川省八一康復中心，見到的上百位因汶川地震致殘的截癱患者，下定決心幫助截癱患者重新“站起來”。 8年來，程洪團隊從零開始，僅用5年時間就實現了外骨骼機器人在病人身上的穿戴測試，研發周期是國外的1/3。如今，已有包括林寒在內的100多位截癱患者通過穿戴該團隊研發的外骨骼機器人，實現站立行走。 記者日前在電子科技大學機器人研究中心看到，第四代外骨骼機器人采用航空鋁材料，高約1米、重約23公斤，從上至下有6個關節、7個傳感器。使用者穿戴時，通過胸部、腹部、腿部的綁帶將其穿在身上，并將一雙拐杖套在雙臂上。 當行動時，腰部傳感器通過測試使用者的上肢傾斜度、傾斜加速度感知人體運動意圖，把信息傳遞給計算機，然后通過控制模塊向機器人傳達指令，實現電驅關節、智能鞋、腰部支撐及綁縛附件的運轉，輔助使用者行動。在向前邁步時，使用者的腿、腳被電驅關節、智能鞋緩緩抬起，拐杖及時配合完成行走動作。 “第四代外骨骼機器人技術已躋身世界前列。”研發團隊成員侯磊說，相對于前幾代外骨骼機器人，第四代可以通過智能鞋及其他傳感器，自動識別并規劃步態，完成樓梯的上下，行走更快、更流暢。同時，借助人工智能算法，讓外骨骼自動識別穿戴者意圖，人機交互更連貫、自然。 “但第四代外骨骼機器人的使用對象也有限制。”侯磊解釋道：使用者穿戴外骨骼機器人行走時，下半身會有種在空中跳起的懸空失重感，需要借助拐杖來保持身體平衡。因需要手臂力量支撐配合，第四代幫助的是損傷部位在胸椎T6區及以下的癱瘓者。 程洪向記者透露，他們正在研發的第五代外骨骼機器人，將實現用大腦意識控制外骨骼機器人執行指令，這意味著損傷部位在胸椎T6區以上的殘疾人也有望借助機器“鋼鐵俠”重新實現直立行走，這將是人工智能領域的又一重大突破。 |
