「人機一體」走起來

2020-12-05 人民網

　　腰椎損傷患者穿戴外骨骼機器人進行訓練。
　　朱 虹攝（資料圖片）

　　看人民映像
　　品百味人生

　　高約1米、重約38斤，從上至下有10多個關節、幾十個傳感器……穿上形似「鋼鐵俠」的腿部智能機械裝置後，截癱患者便能如正常人一樣邁步行走——這不是科幻電影，而是電子科技大學臨床測試外骨骼機器人的場景：這套集生物、機械、電子等科技為一體的裝置，通過感知「主人」的運動意圖，能主動協調配合其完成行走動作。

　　「我國是繼美國、以色列和日本之後，第四個成功研發外骨骼機器人的國家。」電子科大機器人研究中心執行主任程洪表示，目前已有多家單位對該成果表明了投資意向。

　　傳感器感知運動意圖、計算機接收信息、控制模板傳達行動命令

　　在去年9月舉行的全國第九屆殘運會暨第六屆特奧會開幕式上，26歲的聖火傳遞志願者林寒一出場便引發雷鳴般的掌聲——因脊髓損傷而不幸截癱的他，穿著外骨骼機器人進行了聖火傳遞。「試用第二天就能自主行走了。」如今，林寒和外骨骼機器人已經實現「人機合一」，能夠輕鬆完成站立、原地轉彎、平視行走等動作。

　　「外骨骼機器人首先通過傳感器感知人體運動意圖，把信息迅速傳遞給計算機，並通過控制模塊傳達命令。」程洪介紹，外骨骼機器人採用了生機電一體化系統，由電驅關節、機械連杆、智能鞋、腰部支撐及綁縛附件等組成，通過這些部分的高速運轉，輔助使用者自如行動。

　　與去年的外骨骼機器人相比，電子科大如今已開發出更為先進的版本。「現在的版本更加『通人性』。」該校外骨骼機器人研發團隊成員黃瑞介紹，截癱患者在機器人的幫助下完成步態規劃及生成是依靠智能控制系統的設計及算法進行的，而如今該團隊已研發出更為先進有效的算法。

　　據程洪介紹，目前浙江大學、中國科學技術大學、中科院和華南理工大學等高校和機構都已成立外骨骼機器人研發團隊並取得一定進展。

　　研發涉及多學科，僅用5年便研製成功，產品已進入臨床測試

　　外骨骼機器人研發不是某一學科的「單兵作戰」。「相關研發工作需要機械工程、生命科學、微電子等學科的高度配合。」研發團隊成員林西川表示，外骨骼機器人所涉及的學科領域中的每一項都必須達到一定的學術高度，才能對整體研發工作形成支撐。

　　據林西川介紹，由於美、日等國起步早、學科資源豐富，外骨骼機器人研發成就不少：日本筑波大學研發的版本目前已經歷5代產品更迭，日本有150家左右的醫院已累計租借過330套外骨骼機器人；美國國防部高級研究計劃局研發的外骨骼機器人專門針對單兵負重作戰；以色列研發的外骨骼機器人已經在中國進行銷售，用於截癱患者下肢輔助行走。

　　電子科大的外骨骼機器人研發始於2010年。「從最初由機器人帶動病患行動，到逐漸實現機器人感知病患行動意圖主動協調配合行動，機械設計、電動設計、軟體以及算法等均是從零開始完全自主研發。」程洪表示，研發之初，該團隊的外骨骼機器人核心技術一片空白，沒有任何參考。

　　「只能通過自己對外骨骼功能的理解，一步步搭建起完整的系統平臺和核心算法。」林西川表示，和國外版本相比，電子科大的外骨骼機器人僅用了5年時間就實現了在病人身上的穿戴測試，這是國外外骨骼機器人研發周期的1/3甚至1/6。

　　「和國外相比，我們研發的版本有個最大優勢，就是優異的物理人機互動算法。」程洪表示，這使得外骨骼機器人擁有了國際領先水平，而這正是我國多學科交叉運用的實力體現。目前，上海紀源資本、上海電氣和成都技術轉移集團等均對外骨骼機器人技術表明了投資意向，而該團隊已經與四川省內多家醫院聯合開展臨床測試和應用。

　　除了醫療領域的助行助力、康復訓練，還能用於體育運動和軍事項目

　　據麥肯錫諮詢公司預測，到2025年，全球先進機器人在製造業、醫療和服務等產業領域的應用可創造1.7萬億美元到4.5萬億美元的產值。「未來3—5年裡醫用機器人的使用率會迅速上升到一個比較高的階段。」電子科大自動化工程學院副教授楊路表示，我國的脊髓損傷患者以及行走不便患者數量較大，並呈逐年上升趨勢，龐大的肢體行動障礙消費人群將會成為外骨骼機器人主要的未來市場。

　　不僅是下肢運動，外骨骼機器人還可以輔助中風、腦癱患者進行康復訓練，讓他們在運動中刺激神經康復。「在國內康復市場上，相關研究還存在空缺。將來針對老人身體的個別病症，我們會對此進行一些『模塊化』的研發。比如只做服務於踝關節或者膝蓋的『外骨骼設備』。」林西川表示，對特定身體部位的輔助，將成為研發團隊今後努力的方向之一。

　　目前，醫用機器人已成為應用較為成熟的專業服務機器人。「全世界已有33個國家、800多家醫院成功開展了60多萬例機器人手術。」程洪堅信，只要實現產業化，外骨骼機器人將很快在手術臺之外，幫助越來越多的患者過上正常的生活。

　　另外，它還可以在體育運動和軍事項目中大顯身手。「單兵作戰中，穿戴上外骨骼機器人，單個士兵就可減輕最多90公斤重量。」程洪表示，這一功能是登山運動員、醫療救援工作者等職業的福音。

　　《 人民日報 》（ 2016年11月15日 15 版）

(責編：白宇)

相關焦點

  • 人機一體,深圳格鬥機器人首秀亞洲CES
    > 人機一體
  • 這款可搭乘智慧機器人全球首秀,讓你有「人機一體」的感受
    這款可搭乘智慧機器人全球首秀，讓你有「人機一體」的感受 澎湃新聞記者 李菁 2019-11-06 13:47 來源：澎湃新聞
  • 《王者榮耀》首款體感格鬥機器人開賣:人機一體
    核心基於此前發布的旗下首款「人機一體」操控技術的消費級競技格鬥機器人GANKER EX。這款產品高31.4cm，採用ABS、PC、鋁合金骨架等材質，採用骨架與外殼分離設計，可以讓玩家在競技的同時能體驗到改裝的樂趣。其具備人偶體感控制系統，實現人機一體，號稱動作做到毫秒級同步，如影隨形。
  • 工匠社發布新品GANKER EX,「人機一體」帶來極致操控體驗
    會上，工匠社正式發布全新旗艦產品GANKER EX——首款擁有「人機一體」操控技術的消費級競技格鬥機器人。據了解，GANKER EX採用的是仿人體設計和空間捕捉技術，以人偶、體感兩種操控方式，實現「人機一體」姿態同步，通過精準定位空間，令玩家隨時酷炫走位，並以獨創電子計分系統，打造真實力量感知的完美體驗，賦予格鬥無限可能。
  • 工匠社發布首款「人機一體」消費級競技格鬥機器人
    會上，工匠社正式發布全新旗艦產品GANKER EX——首款擁有「人機一體」操控技術的消費級競技格鬥機器人。 據介紹，GANKER EX採用仿人體設計和空間捕捉技術，以人偶、體感兩種操控方式，實現「人機一體」姿態同步，通過精準定位空間，令玩家隨時酷炫走位，並以獨創電子計分系統，打造真實力量感知的完美體驗。
  • 未來製造業的發展新趨勢:人機一體 智能製造
    社會即將跨入智能時代，生產製造的智能化、個性化、定製化將成為工業主流趨勢，「人機一體、智能製造」將是未來製造業新的發展趨勢，也為裝備製造業向高端水平邁進提供廣闊市場。
  • 發布「人機一體」消費級競技格鬥機器人,工匠社將圍繞產品打造...
    【獵雲網北京】4月27日報導近日，獵雲網此前報導過的消費級機器人科技公司工匠社推出首款擁有「人機一體」操控技術的消費級競技格鬥機器人GANKER EX。這款格鬥機器人採用了仿人體設計和空間捕捉技術，以人偶、體感兩種操控方式，實現「人機一體」姿態同步。此外還通過精準定位空間，可以讓玩家隨時酷炫走位，並以獨創電子計分系統，打造真實力量感知的完美體驗。
  • 「人機一體、智能製造」將是未來製造業新的發展趨勢
    而「人機一體、智能製造」將是未來製造業新的發展趨勢。
  • 人機一體機器人格鬥亮相杭州,邊玩遊戲邊健身、減肥
    人機一體機器人格鬥亮相杭州，邊玩遊戲邊健身、減肥
  • 人機一體？數字永生？請不要對Neuralink抱有科幻式想像
    有的只是對老鼠和小豬大腦裡部分信號的反饋，和一個大腦增強、人機共生的藍圖。和廣袤無垠的太空一樣，我們依然沒有搞清楚人的大腦在想些什麼、是怎麼想的。人的大腦有 860 億到上千億個神經元，每當我們產生一個想法，本質上都是這些神經元在進行化學反應和電信號交互，從而產生一個振幅很微小的電壓。
  • 人機一體?數字永生?請不要對Neuralink抱有科幻式想像
    有的只是對老鼠和小豬大腦裡部分信號的反饋，和一個大腦增強、人機共生的藍圖。和廣袤無垠的太空一樣，我們依然沒有搞清楚人的大腦在想些什麼、是怎麼想的。人的大腦有 860 億到上千億個神經元，每當我們產生一個想法，本質上都是這些神經元在進行化學反應和電信號交互，從而產生一個振幅很微小的電壓。
  • 第五人格怎麼分辨人機 人機與真人區別
    《第五人格》人機與真人區別，人機怎樣分辨，它和真人有哪些不同的地方，讓我們一起來看看吧！
  • 粉末成型 一體電感 磁芯成型 EI成型機 磁性壓機 一體電感專用機
    鑫臺銘粉末成型，一體電感，磁芯成型，EI成型機，磁性壓機，一體電感專用機介紹 設備特性： >> 設備為一體成型電感機。 >> 設備採用上下獨立填粉以及限量填粉結構，可確保產品上下密度一致。
  • 阿爾法狗大勝「人機大戰」後,有圈內人士擔心圍棋會走下坡路
    本文圖片均來自網絡中新網北京3月16日消息，過去一周，「人機大戰」成為橫跨體育和科技界，蔓延至全球的爆炸話題。隨著比賽一場場進行，各方的思考接踵而至。對中國人來說，了解和懂得圍棋在傳統文化中的意義，顯得尤為重要。
  • 人機協作機器人又稱協作機器人
    人機協作機器人又稱協作機器人，是工業機器人當中新成員。人機協作機器人主要工作在需要與工人配合的生產線中從事一些枯燥的、重複性且有危險性的工作，比如拾取和放置、設備看護、加工作業、質量檢測等。人機協作機器人工作的生產線介於全手動和全自動生產線之間。
  • 吃雞遇到人機你會分辨嗎?進來我教你幾招
    吃雞遊戲裡面相信大家有很多人還不知道有人機這回事吧，下面我就給大家介紹一下怎麼分辨人機。單發開槍你們有沒有遇到過這種情況 介紹走走突然跑出來一個人 朝你開槍 而且還打不著你 還是單點的 所有的機器人都是開槍一樣的 都是朝一個地方開槍的 所以他們有時候你看見他朝你開槍打不著你 這就是機器人，2走路方式人機走路一般都是很慢的
  • 絕地求生:傻傻的人機竟然吃雞?人機的操作你敢不服嗎?
    ，不過不同段位裡填充的人機，都是不同的，他們有不同的裝備，比如，青銅段位的遊戲，人機就什麼也沒有，只是在你面前跑來跑去，但是後來段位的人機就不一樣了，他們的裝備甚至要比你的裝備還要好，所以這時候把握好人機，你就可以變得很富了。
  • 安全人機功能匹配
    、是否能全面考慮到操作者在人機系統中的功能作用特點以及機器與人的特性相吻合的程度。因此設計者對於人機特性比較的重視是至關重要的。四、人機功能匹配例：對於繞月球飛船飛行的成功率來講，國外文獻分析顯示：如果採用全自動化飛行時成功率僅為22%；如果採用有人參與時則為70%；如果在飛行中航天員還能承擔維修任務時則為93%；對於登月飛行的成功率來講，這時後者為前者的4.2倍。充分說明了合理的人機系統功能分配對完成人機系統的成功設計非常重要。
  • 《絕地求生》哪些是人機 人機分辨方法教學
    導 讀 絕地求生人機分辨方法 人機特徵一覽 絕地求生在最近的更新中加入了人機，引發了很大的爭議，那麼玩家們該如何在遊戲中分辨人機呢
  • CF人機爆破模式玩法詳解 潛伏者與保衛者分析
    ­　　CF人機爆破模式玩法詳解，潛伏者與保衛者分析。CF人機爆破模式中潛伏者與保衛者哪個更加合適呢？往往對戰人機的時候很多玩家處於少數，也有很多大神被人機爆破打的體無完膚，在人機爆破模式的當中尤其是新手們對與陣營的選擇非常重要，我們來一起看看大神們是怎樣說的吧。