新聞縱深
外骨骼機(jī)器人·研發(fā)
“我國(guó)擁有了國(guó)際領(lǐng)先水平”
電子科技大學(xué)機(jī)器人研究中心研發(fā)人員程都告訴華西都市報(bào)-封面新聞?dòng)浾?,研發(fā)外骨骼機(jī)器人的想法,是在2008年開(kāi)始的。
當(dāng)時(shí),電子科大機(jī)器人研究中心執(zhí)行主任程洪教授從國(guó)外回來(lái)后,在八一康復(fù)醫(yī)院看到很多腿疾患者,想到美國(guó)、以色列和日本已研發(fā)出了外骨骼機(jī)器人,便著手組建一個(gè)屬于中國(guó)自己的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。電子科技大學(xué)立即給予了場(chǎng)地、資金等方面的大力支持。
程洪教授此前在接受媒體采訪時(shí)表示,外骨骼機(jī)器人的用途表現(xiàn)在兩方面,一是針對(duì)對(duì)康復(fù)需要補(bǔ)償?shù)娜耍蓹C(jī)器帶著人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng);另一方面,是機(jī)器隨著正常人的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。雖然外骨骼機(jī)器人設(shè)計(jì)的初衷,是機(jī)器帶著人走,但電子科大研發(fā)團(tuán)隊(duì)一開(kāi)始要做的,是外骨骼機(jī)器人如何像人一樣走路。
“我們僅僅是用了5年時(shí)間,便研發(fā)出了第一款產(chǎn)品。”程都介紹,在研發(fā)這一款產(chǎn)品時(shí),由于中國(guó)人的身高、體重以及肢體行動(dòng)方面與外國(guó)人有區(qū)別,而此時(shí)的國(guó)外技術(shù)也是正在摸索,核心技術(shù)一片空白,所以,研發(fā)團(tuán)隊(duì)一切只能從零開(kāi)始。
“最大的難題,首先是實(shí)現(xiàn)正常人穿戴這個(gè)產(chǎn)品后的行走數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和輸出,需要根據(jù)正常人的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互;其次,是收集腿疾患者的數(shù)據(jù)搭建系統(tǒng)平臺(tái),通過(guò)機(jī)器的數(shù)據(jù)分析,來(lái)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的運(yùn)轉(zhuǎn),帶動(dòng)腿疾患者實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。除此之外,偏癱的人會(huì)有足下垂的狀況,我們也研發(fā)了適用于足下垂的智能鞋。”
程都說(shuō),外骨骼機(jī)器人從基礎(chǔ)版本,到如今的第三代,再到正在研發(fā)中的第四代,中間經(jīng)歷了機(jī)械、電子、醫(yī)學(xué)、人工智能等學(xué)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(biāo)簽的完整系統(tǒng)平臺(tái)和核心算法”。
外骨骼機(jī)器人·未來(lái)
“人機(jī)相融,幫患者上樓下樓”
5月24日,電子科技大學(xué)創(chuàng)新中心一樓的辦公室內(nèi),林寒在程都和研發(fā)工程師的幫助下,穿上了一款第三代的外骨骼機(jī)器人。林寒穿戴著外骨骼機(jī)器人,輕松站起,沿著辦公室平穩(wěn)地行走了幾圈后,又自如坐下。
程都指著林寒身上的外骨骼機(jī)器人介紹,這套系統(tǒng)由電驅(qū)關(guān)節(jié)、機(jī)械連桿、智能鞋、腰部支撐及綁縛附件等組成,通過(guò)這些部分的協(xié)同工作,輔助林寒自如行動(dòng),“腰部背包,相當(dāng)于一個(gè)計(jì)算機(jī),患者的所有信息都被收集到這個(gè)計(jì)算機(jī)里,最終實(shí)現(xiàn)人機(jī)合一,完成站立、原地轉(zhuǎn)彎、平視行走等動(dòng)作。”
程都介紹,目前,根據(jù)患者需求研發(fā)的外骨骼機(jī)器人,行走動(dòng)作主要是先邁右腿,待技術(shù)成熟后,會(huì)根據(jù)不同的需求改變邁腿的習(xí)慣,同時(shí)會(huì)收集大量不同患者的數(shù)據(jù),從而計(jì)算出不同的需求,逐步設(shè)計(jì)不同的驅(qū)動(dòng)性能,最終實(shí)現(xiàn)各類(lèi)腿疾者與機(jī)器相融。
“我們正在研發(fā)的第四代,可以通過(guò)傳感器感知人體的運(yùn)動(dòng)意圖,然后把信息迅速傳遞給計(jì)算機(jī),并通過(guò)控制模塊傳達(dá)命令行走。”程都說(shuō),這款機(jī)器人,將變?nèi)梭w被動(dòng)邁步,到主動(dòng)邁步。
“也就是說(shuō),只要人體有一個(gè)前傾的動(dòng)作,大腦里有主動(dòng)前行的意圖,機(jī)器人就會(huì)輔助他前行。人體只要直立,機(jī)器人就能準(zhǔn)確明白停止的命令。同時(shí),我們正在研發(fā)上下樓的觸發(fā)裝置,實(shí)現(xiàn)幫助患者上下樓的功能。”程都說(shuō)。