中安在線、中安新聞客戶端訊 電影《流浪地球》非常火爆,主角們炫酷的裝甲設備吸引了很多觀眾的注意。這些裝甲能夠承擔人體所不能承擔的重量,成為主角們大戰災難的好助手。科幻電影《極樂世界》中的主角通過人與機器「合體」技術實現了超越人體極限的目的。
那麼,現實中類似的技術到底發展得如何了?
記者從中國科學技術大學先進技術研究院採訪獲悉,其實科幻片中出現的穿在人身上的設備,在科研領域叫做「外骨骼機器人」。過去很長一段時間,外骨骼在軍事、民用以及醫療等領域前景廣闊。在軍事領域主要用於突破人體力量、速度等方面的身體極限;在工業領域方面,可以增強工人的工作能力;最成熟的應用領域是在醫療康復,主要用於輔助殘疾人、老年人以及上肢、下肢無力患者、癱瘓病人等的康復治療。
從科幻走向現實,往往會夾雜著許多荊棘。但是,想要一秒變身「鋼鐵俠」,已經並不遙遠。近期,中科大先研院李智軍教授團隊開發多地形環境下無拐支撐的新一代步行外骨骼機器人,推進了我國外骨骼機器人在康復醫療行業的快速發展。
據介紹,該款機器人基於仿生學和人體工程學自主研發的一款智能可穿戴式下肢外骨骼機器人,重約40kg,能夠根據不同穿戴者的身高進行調節,與穿戴者進行很好的貼合。它是目前國內自由度數最多的外骨骼機器人,下肢自由度多達10個,其中8個主動自由度,包括膝關節的收縮和伸展,髖關節的收縮和伸展、內收和外展以及外旋和內旋,2個被動自由度分布在踝關節。
此外,該款外骨骼機器人也集成了多種傳感器,如足底力傳感器、姿態傳感器以及絕對值編碼器等,通過多傳感器信息融合,使得該款外骨骼機器人在運行過程中更加穩定和安全。
與當前國內外研製的各類外骨骼機器人相比,新一代步行外骨骼機器人不僅可以模擬人體走路模式,還能實現無拐杖輔助下平地行走、跨越障礙、轉彎以及上下樓梯等場景,幫助穿戴者釋放上肢負擔,擴大運動範圍、增加平衡性和安全性。
「不僅能夠提高人們的工作和生活質量,減輕了護理人員的工作量,還能在一定程度上緩解我國護理人員緊缺的狀況。」李智軍教授團隊表示,由於醫療康復機器人直接服務於人民日常生活,它的應用將產生重大的社會影響和社會效益,具有廣闊的產業化前景。
據介紹,我國是人口老齡化程度較高的國家,並且正處在快速發展階段,60歲以上老年人口達2.49億人,佔比17.9%。人口的老齡化問題將很快成為中國面臨的前所未有的新挑戰。
另據《2018中國衛生健康統計提要》,全國每年死於腦卒中的患者高達196萬人,2017年我國城市居民腦卒中病死亡率為126.48/10萬,農村居民為157.00/10萬,倖存者中70%留有不同程度的永久性殘疾。有了這款穿戴式外骨骼機器人,將有效幫助老年人、腦卒中後遺症、殘疾人等肢體活動受限的人群恢復正常的肢體運動。
多年來,中科大先研院先進機器人應用工程技術中心(Advanced Robotics Center,ARC)面向國家戰略和地方產業需求,結合機器人前沿研究成果,匯集多學科高端人才,與企業、科研院所搭建創新成果轉化平臺,催生能夠形成新產業的前沿技術,提升我國機器人產業源頭創新能力。
基於技術的痛點和難點,他們全方位改進了外骨骼機械設計、控制算法和擬人化的步態,攻克關鍵技術,完成了新一代下肢康復外骨骼機器人自主研發。在不遠的將來,隨著國內高校、科研院所、優秀企業等的不斷研究,還會有更高級智能人機互動、更加靈活舒適運動功能的外骨骼機器人產品投入市場,造福群眾生活。(記者 顧繼月)