“什么是“器官”?我们最初对‘器官’的认识,是‘心肝脾肺肾’这种身体上长着的一部分,而随着人类制造能力的发展,一些辅助人们生活外在设备也成了一定意义上的‘器官’,比如说眼镜,视力不好的人通过眼镜可以看清世界,那么眼镜就可以算是一种‘器官’”。

3月17日,傅利叶智能在上海国际贵都大酒店举行了一场发布会,推出了公司下肢康复机器人Fourier X1。公司CEO顾捷在会上提出了上述关于器官的说法,并表示,近视眼患者戴上一副眼镜就可以和正常人一样看书,无法行走的残疾人如果穿上一套外骨骼机器人,就可以像普通人那样迈步行走,那么这种机器人也会成为一些残障人士的“器官”。

外骨骼机器人

说起外骨骼机器人,人们不免都会想到钢铁侠,这种套在人类身体外的机械装置,能够增强人们的运动能力。其实,除了科幻片里的类似装置,现实中人们对外骨骼机器人的研究也由来已久了。外骨骼机器人最早应用于军事方面,十多年前,美国为了打造类似钢铁侠一样的“未来战士”,就开始了外骨骼机器人的研究,雷锋网也曾经报道过,一些企业已经打造出了相应的样机,来供美国部队使用。

几乎所有的高科技产品发展路径都差不多,即都是在军用领域尝试,技术成熟后被用于民用。目前世界知名民用外骨骼技术的研发应用企业主要有以色列的Rewalk、日本的Cyberdyne以及美国的Ekso Bionics Holdings等等,国内也有一些创业公司在做。

目前来说,民用外骨骼大致分为两类,一类是穿上之后能成为“超级英雄”的“增强系”,也就是说,这类外骨骼是为了增强人类运动能力;而另一类是能让人们“重新站起来”的“拯救系”,傅利叶智能做的就是后者。

Fourier X1外骨骼机器人

据介绍,傅利叶智能这款外骨骼机器人主要面向瘫痪或偏瘫患者,为其提供康复帮助和行走能力。目前Fourier X1推出了两个版本,第一个版本主要应用于医院的康复治疗场景,另一个版本将用于家庭场景,协助康复病人在家中更好的进行下肢行走和康复。

在发布会上,傅利叶方面介绍了这款外骨骼机器人在技术上的突破:

首先是__力反馈技术__。

据悉,外骨骼机器人的核心技术包括感知和交互技术。因为外骨骼机器人设备是穿戴在人身上的,所以不同于工业机器人,外骨骼机器人让机器人与患者、环境三方之间都实现交互。傅利叶智能在发布会上放了一段视频,即用海绵抬起机械拉杆,没有力反馈技术的拉杆很难被抬起,而带有拉杆的很容易就被抬起来了。

简单来说,力反馈技术就是让机器人能够感知使用者的力道,并且在使用中能够预测使用者的意图,并帮助他们来执行步行操作。Fourier X1内置了19个不同的传感器,11个分布式CPU模块,并且还在机器上设计了直观的指示灯,可以看到患者的力量变化,能够帮助患者更好的走路。

第二是优化和建立了__外骨骼步态曲线的数据库__。

很长一段时间以来,国际上一直只有正常人的行走曲线,而对于这种需要外骨骼辅助的患者并没有相适应的数据。

为此,傅利叶智能建立了一个步态曲线的数据库。

根据傅利叶智能的CTO徐振华介绍,当患者穿戴上Fourier X1外骨骼机器人行走时,大量的步态曲线就会被取样并存入到设备中作为参考曲线,然后患者在适应、学习使用机器过程中,配合高精度传感器选取一条最适合自身的基准步态曲线,再根据使用者走路习惯、步幅大小、步频快慢等,在步态曲线的各个点处进行调整。

有时候患者走动的重心、步态偏差比较大,超出设定范围,就会被机器检测到并采取设备自动关停、报警等安全方面处理,设备停止之后人不会直接摔倒,而是处于固定暂停状态。

有些患者刚开始试穿时,可以采用最小、最安全的步态曲线去走,一个直观的表现就是步幅走得比较小,等步态匹配模式正确以后,那么机器会认为患者比较适应,步幅可以迈得大点儿或快点儿,它是一个动态调整的过程。另外外骨骼机器人针对每个患者,数据库都是需要定制的,也需要一个3-5周的学习过程,就像我们学习开车一样,要有循序渐进的课程。

另外,傅利叶智能对这款机器人在材料、电池、电机等方面也做出了优化。

傅利叶智能为这款外骨骼机器人设计了模块化电池管理系统,可以根据情况选择1块-4块电池,对应连续步行时间可选择2小时或8小时不等,如果只是站立可以超过20个小时。在电机系统方面,为患者提供助力幅度范围也宽了不少。材料上使用了碳纤维、铝合金以及各种新材料,让设备更加坚固与轻巧。

除了技术之外,在价格方面也进行了限制。

无论是以色列的Rewalk还是日本的Cyberdyne,他们的产品价格都要7万美元—20万美元,这对于普通消费者来说还是非常昂贵的,傅利叶智能的CEO顾捷表示,Fourier X1产品投入市场后,价格将是国外同类产品的1/3至1/5。

未来市场

目前来看,外骨骼机器人还是一个新兴的领域,国内外在技术方面差距并没有太大,目前国内已经有很多科研单位和初创企业开始研发相关产品,但是雷锋网观察到,其中不少的外骨骼的研发都更偏向于“增强”而不是“拯救”。

根据数据显示,在第二次全国抽样调查中我国残疾人总数达8502万,其中肢体残疾2472万,占比29%位居首位。由于中风、车祸导致的截瘫病人大幅上升,预计下肢残疾的数量远超过上肢。所以说,外骨骼机器人对于这些人来说意义重大,对于残疾人来说,能够帮助他们重新站起来行走,对于企业来说,市场潜力也是巨大的。

不过,医用的外骨骼机器人属于二类医疗器械,需要向食药监部门申请注册,所以所还是需要一定门槛的,傅利叶智能方面表示,要完成这方面的注册需要1年的时间。小编了解到,今年1月,另一家外骨骼机器人研发企业北京大艾机器人申请的“下肢外骨骼康复训练机器人”正式被北京市食品药品监督管理局批准为“北京市创新医疗器械”,也开始了这方面的注册。

傅利叶智能方面在发布会上表示,Fourier X1即将正式进入大规模临床试验阶段,通过收集更多患者的试用数据,实现产品进一步迭代,而在外骨骼的另一个领域——“增强”方面,傅利叶智能也没有放弃,公司表示将逐步开发针对正常人的场景应用,当使用者穿戴上可以行走的外骨骼机器人之后,可以携带更重的东西,可以奔跑得更快,走得更远等等。

随着技术的成熟,外骨骼机器人会否像眼镜一样,成为身体的“另类器官”,现在还言之尚早,但目前来看,确实已经成为了一个趋势。

(本文来源于雷锋网)