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后，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、以色列和日本之后，第四個成功研發外骨骼機器人的國家?！彪娮涌拼髾C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歲的圣火傳遞志愿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圣火傳遞?！霸囉玫诙炀湍茏灾餍凶吡?。”如今，林寒和外骨骼機器人已經實現“人機合一”，能夠輕松完成站立、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，并通過控制模塊傳達命令。”程洪介紹，外骨骼機器人采用了生機電一體化系統，由電驅關節、機械連桿、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?！艾F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并取得一定進展。

研發涉及多學科，僅用5年便研制成功，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”?！跋嚓P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，由于美、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，用于截癱患者下肢輔助行走。

電子科大的外骨骼機器人研發始于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、軟件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?！绷治鞔ū硎荆蛧獍姹鞠啾?，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交互算法。”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，還能用于體育運動和軍事項目

據麥肯錫咨詢公司預測，到2025年，全球先進機器人在制造業、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年里醫用機器人的使用率會迅速上升到一個比較高的階段?！彪娮涌拼笞詣踊こ虒W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，并呈逐年上升趨勢，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?！霸趪鴥瓤祻褪袌錾希嚓P研究還存在空缺。將來針對老人身體的個別病癥，我們會對此進行一些‘模塊化’的研發。比如只做服務于踝關節或者膝蓋的‘外骨骼設備’。”林西川表示，對特定身體部位的輔助，將成為研發團隊今后努力的方向之一。

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?！背毯閳孕牛灰獙崿F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?！皢伪鲬鹬?，穿戴上外骨骼機器人，單個士兵就可減輕最多90公斤重量?！背毯楸硎?，這一功能是登山運動員、醫療救援工作者等職業的福音。

（原標題：“人機一體”走起來——我國自主研發出外骨骼機器人，截癱患者穿上能完成站立等動作）