电子科技大学研发人机交互“黑科技” 让瘫痪者走起来

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<article><section data-type="rtext"><img src="//himg2.huanqiucdn.cn/attachment2010/2017/0531/20170531022258372.jpg?imageView2/2/w/1260" data-alt="“外骨骼机器人”帮助瘫痪病人林寒直立行走。"/>双腿瘫痪，一生只能与轮椅相伴的人想站起来怎么办？福音来了！电子科技大学用5年时间研发出了一款名为“助行外骨骼机器人”的设备。这个机器人，犹如科幻影片中“钢铁侠”身上的“盔甲”，可按照使用者的指令，帮助其站立、坐下和自如行走。“助行外骨骼机器人”是近年来四川科技飞速发展的缩影，也是人机交互智能转化的显著成果。未来，该款机器人将在服务社会经济、保障健康等方面做出贡献。日前，记者在电子科技大学见到了这个“神奇的机器人”。电子科技大学机器人研究中心研发人员程都告诉记者，下一步，这款设备将升级为更加智能化的“第四代”，“只要使用者身体前倾，机器人就能带动其行走，身体直立，机器人就会停下，并实现自如上下楼。”意外坠楼双腿瘫痪，感觉“这辈子都完了”28岁的林寒是四川自贡人，几年前在福建“做工程”。2013年底的一天，因为脚下踩空，林寒从4楼摔到了1楼，坠落时，刚好砸在一块广告栏上，“咔嚓”一声，林寒昏了过去。等林寒醒过来时，他发现自己已躺在福州一家医院的病床上。医生告知的结果是：“腰椎断裂，神经严重受损，下肢瘫痪。”回忆起当年那一幕，林寒说，当时的感觉是“这辈子都完了”。在这家医院住院半年后，林寒被接回了四川。他说，那段日子是他一生中最黑暗的日子，由于下肢瘫痪没有任何知觉，大小便失禁让他备感难堪，每天都要由母亲来照顾自己，心里非常愧疚。“也特别不想出门，不想面对外人看我的眼神，也不想跟人交流，觉得不好意思，难受。”林寒说。惊喜来临穿上外骨骼机器人，能自如行走2015年，林寒的家人将他送到了四川省八一康复中心。2015年8月的一天，林寒正在床上进行训练，医生突然来说，电子科技大学一个团队研发了一款设备，可以帮助瘫痪者站起来并实现行走。
 <adv-loader __attr__inner="7004636" __attr__style="width: auto;position: relative;float: left;border: 1px solid #ebebeb; padding: 20px;overflow: hidden;margin: 10px 30px 40px 0;"></adv-loader>
 “当时医生说，研发人员来医院找了患者试用，问我想不想试一下，我就说试一下吧，当时也没抱多大希望。”林寒回忆，第一眼看到这款设备的时候，只感觉它“有些笨重，不知道是否有用”。在工作人员的帮助下，通过胸部、腹部和腿部的几条绑扎带，林寒将这款设备穿在腰上。工作人员递给他一双肘杖，教了他肘杖的使用方法。穿戴好后，坐在轮椅上的林寒摁下了肘杖上的按钮，“机器人”将林寒的臀部抬起来，直到将他抬到站立状态，并依靠肘杖稳稳站住。“现在回想起来，我说不出当时的心情，反正不是头脑一片空白……”林寒想了想，“我就感觉，终于站起来了，我本该是站着的人”。看着林寒站起来，工作人员请他再次按下行走的按钮。林寒摁下按钮，右腿被足底的鞋缓缓抬起，往前迈了一步，紧接着，左腿被抬起，又往前迈了一步。“因为腿部没有感觉，所以对行走没有概念，要保持平衡，需要手上的肘杖及时跟上。”林寒说。重拾信心“身体在恢复，心情也好了很多”5月24日，电子科大外骨骼机器人研发工程师告诉华西都市报-封面新闻记者，林寒当时使用的是该机器人的初级版本，“因为人体的各项数据未能完全统计，所以部分身高无法匹配的患者使用不了。”后来，研发团队根据各种不同类型的身高、体重需求，做了进一步完善，并研发出了第三代版本。现在，使用者只需要一至两天，就能真正实现“人机交互”“人机合一”。2015年9月，林寒被邀请参加全国第九届残运会暨第六届特奥会开幕式，并依靠外骨骼机器人进行了圣火传递。这一幕，让全国观众为之动容，也让无数腿疾患者看到了希望。林寒也决定，从此成为一名电子科大外骨骼机器人研发团队的志愿者，并从医院搬到了天府新区，租下一套房子，每天自己摇着轮椅到研发团队的公司进行试验和康复锻炼。“我现在感觉身体明显有变化，心情也好了很多。就拿大小便来讲，以前完全没有知觉，现在恢复到95%以上了。”林寒笑着说。新闻纵深外骨骼机器人·研发“我国拥有了国际领先水平”电子科技大学机器人研究中心研发人员程都告诉华西都市报-封面新闻记者，研发外骨骼机器人的想法，是在2008年开始的。当时，电子科大机器人研究中心执行主任程洪教授从国外回来后，在八一康复医院看到很多腿疾患者，想到美国、以色列和日本已研发出了外骨骼机器人，便着手组建一个属于中国自己的研发团队。电子科技大学立即给予了场地、资金等方面的大力支持。程洪教授此前在接受媒体采访时表示，外骨骼机器人的用途表现在两方面，一是针对对康复需要补偿的人，由机器带着人的关节运动；另一方面，是机器随着正常人的运动而运动。虽然外骨骼机器人设计的初衷，是机器带着人走，但电子科大研发团队一开始要做的，是外骨骼机器人如何像人一样走路。“我们仅仅是用了5年时间，便研发出了第一款产品。”程都介绍，在研发这一款产品时，由于中国人的身高、体重以及肢体行动方面与外国人有区别，而此时的国外技术也是正在摸索，核心技术一片空白，所以，研发团队一切只能从零开始。“最大的难题，首先是实现正常人穿戴这个产品后的行走数据统计和输出，需要根据正常人的运动数据来实现人机交互；其次，是收集腿疾患者的数据搭建系统平台，通过机器的数据分析，来驱动产品的运转，带动腿疾患者实现运动。除此之外，偏瘫的人会有足下垂的状况，我们也研发了适用于足下垂的智能鞋。”程都说，外骨骼机器人从基础版本，到如今的第三代，再到正在研发中的第四代，中间经历了机械、电子、医学、人工智能等学科的高度配合，“突破了很多难题，一步步搭建起了拥有电子科大标签的完整系统平台和核心算法”。外骨骼机器人·未来“人机相融，帮患者上楼下楼”5月24日，电子科技大学创新中心一楼的办公室内，林寒在程都和研发工程师的帮助下，穿上了一款第三代的外骨骼机器人。林寒穿戴着外骨骼机器人，轻松站起，沿着办公室平稳地行走了几圈后，又自如坐下。程都指着林寒身上的外骨骼机器人介绍，这套系统由电驱关节、机械连杆、智能鞋、腰部支撑及绑缚附件等组成，通过这些部分的协同工作，辅助林寒自如行动，“腰部背包，相当于一个计算机，患者的所有信息都被收集到这个计算机里，最终实现人机合一，完成站立、原地转弯、平视行走等动作。”程都介绍，目前，根据患者需求研发的外骨骼机器人，行走动作主要是先迈右腿，待技术成熟后，会根据不同的需求改变迈腿的习惯，同时会收集大量不同患者的数据，从而计算出不同的需求，逐步设计不同的驱动性能，最终实现各类腿疾者与机器相融。“我们正在研发的第四代，可以通过传感器感知人体的运动意图，然后把信息迅速传递给计算机，并通过控制模块传达命令行走。”程都说，这款机器人，将变人体被动迈步，到主动迈步。“也就是说，只要人体有一个前倾的动作，大脑里有主动前行的意图，机器人就会辅助他前行。人体只要直立，机器人就能准确明白停止的命令。同时，我们正在研发上下楼的触发装置，实现帮助患者上下楼的功能。”程都说。（记者刁明康 肖茹丹 实习生柴枫桔 摄影报道）</section></article>

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