中科院外骨骼進入調試階段 未來可一拳打穿牆【2】

　　通過一個頭盔，截癱患者可用意念實現站立、行走

　　在身上穿一層“鋼鐵外衣”，行動還能自如？陳劍現場給我們進行了演示。

　　在工作人員的幫助下，陳劍先將腳固定在機器人的“腳上”，然后再將小腿、大腿和腰部與機器人固定在一起，打開開關后，准備行走。隻見陳劍輕輕一抬腿，機器人很快就感知到了這個動作，以幾乎相同的角度屈伸跨步。

　　據陳劍介紹，按驅動方式分，目前世界上研制的外骨骼機器人有液壓驅動、氣動驅動和電機驅動，而他們研制的就是第三種。“就像我剛剛做的動作，人要抬腿走路時，會產生一個運動趨勢，這個信號傳達給足底的傳感器，反應到大小腿肌肉，再傳達給控制器和驅動器，繼而自動設定關節的旋轉角度，系統本身通過檢測壓力變化和人體姿態變化，解讀運動意圖，推動人體行走，達到相一致的動作，這就是機器人的工作原理。”

　　而在世界杯亮相的這一套外骨骼機器人系統，由加州伯克利分校研制。先進所助理研究員王玉成博士分析，巴西這套外骨骼的工作原理，和他們研究的有所不同。

　　通過一個頭盔，監測截癱患者的大腦神經信號，信號將傳輸給外骨骼機器人系統，系統根據患者的意念展開行動，從而實現站立、行走。“但是，這種信號傳遞方式，有諸多的不穩定性，因為腦電識別的動作也是有限的。”

　　能協助負重70公斤的重物，也能一拳打穿牆體救人

　　外骨骼機器人的概念最先在上世紀60年代由美國通用公司提出，上世紀70年代，美國麻省理工大學也開始立項研究。2000年以后，加州伯克利分校研制的外骨骼系統被美國軍方看中，開始運用到軍事領域。之后，歐洲的汽動外骨骼機器人和日本以康復訓練為主的外骨骼機器人相繼問世，中國起步較晚。

　　“在美國，外骨骼機器人通過不斷調整功能，成為可以多功能地輔助人體機能的系統。”陳劍告訴記者，當時外骨骼的運用主要分為兩類，一類是軍用，以負重為主，另一類是商用，全身性地以增強人體功能。

　　事實上，在民用領域，外骨骼機器人也可以廣泛應用於登山、旅游、消防、救災等需要背負沉重的物資、裝備而車輛又無法使用的情況。

　　而陳劍團隊研制的，屬於助力負重型的機器人。陳劍比了個形象的概念：假如你要負重200斤的東西，穿上外骨骼機器人，這件事情就變得輕而易舉。“其中80%的重量都能通過機器人助力。”

　　EXOP-1計劃承受負重70公斤，其中助力功預計達到70%以上，目前已有多地消防公安部門有預訂意向。“我們設計的外骨骼是給正常人穿戴的，可以運用在消防救火上，幫助消防員負重滅火物資。”

　　目前，他們團隊的第二代認知外骨骼機器人也已經在研制中，相比第一代，從系統到助力功效，將有更大的提升。“高樓大廈著火，穿著外骨骼的‘鋼鐵蜘蛛人’去滅火，或者在災區，一拳打穿牆體救人，也不是沒有可能。”（吳燕翎 文攝）