身邊的科學

　　現(xiàn)實版“鋼鐵俠”：重新行走并不遙遠

　　帥梅不止一次聽到，有人稱呼她為“鋼鐵俠”。

　　現(xiàn)實版的“鋼鐵俠”，或許并不像漫畫和電影里那樣擁有驚人的力量，但對于截癱、偏癱、腦癱患者來說，帥梅和她的研究團隊，沒準比超級英雄更“超級英雄”。他們研制的設備，能在一定程度上幫助那些下肢運動功能障礙人士重新站起來。

　　帥梅是北京航空航天大學生物醫(yī)學工程高精尖中心博士生導師、研究員，也是北航外骨骼實驗室的主任。她與團隊一同研發(fā)的我國第一個外骨骼機器人，是科技部“十二五”支撐計劃、國家自然科學基金、北京市重大科技計劃的成果轉化項目。

　　作為我國康復機器人持續(xù)原創(chuàng)研發(fā)者，這個團隊研發(fā)的外骨骼機器人，被選為2022年北京冬季殘奧會火炬?zhèn)鬟f及火炬匯集代表，在全世界面前展示了中國科技給殘障人士生活帶來的改變。

　　帥梅對中青報·中青網(wǎng)記者說，未來的機械外骨骼，也許還會造福更多的人，發(fā)揮更重要的作用。

　　“一套機器人，裝著數(shù)百個傳感器”

　　位于北京經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)經(jīng)海三路139號的陽光大艾肢體殘疾人士康復中心，看起來并不像研究基地或工廠，而更像是一個療養(yǎng)院。

　　3月22日，春分剛過，仍感料峭。幾位不良于行的患者，“嵌”在大大小小款式不同的外骨骼康復訓練機器人當中，裝有傳感器的機械腿綁縛使用者的下肢，他們在工作人員的幫助下，一步一步，向前行走。

　　他們是來這里做康復訓練的，需要在訓練場地不間斷地行走，達到“復健”目的。

　　“這一套機器人，裝著數(shù)百個傳感器。”帥梅說。

　　她穿行在訓練場地，眼前的使用者，有因為訓練意外而失去胸以下部位所有知覺的運動員，也有無法控制好下肢、走路步態(tài)“不正規(guī)”的腦癱兒童。

　　帥梅跟每個使用者打招呼，詢問他們這一次的康復體驗。這位機器人領域的工學教授，眼下看起來，倒更像是一位醫(yī)生。

　　“我們確實還需要再學很多醫(yī)學的東西，幸好我們很快就了解了相關領域需要的醫(yī)學知識，還得到了北京積水潭醫(yī)院、國家康復輔具研究中心等單位醫(yī)學專家的幫助指點。”帥梅說。

　　她從2003年開始機器人領域的相關研究。

　　比起“寫論文”，她對親自動手、“做一些對人類有益的產(chǎn)品”更感興趣。她最早研制的，是一個行走在崎嶇不平路面的仿人機器人。他們把障礙物撒到地上去，各種大小，不同高低，凹凸不平，機器人在上面自行判斷復雜情況完成行走。用帥梅的話說，要是機器人判斷不了復雜路面，它的實用性“基本上就沒有了”。

　　2006年之后，帥梅先是任職于北京航空航天大學自動化學院，目前是北航生物與醫(yī)學工程學院的研究員。

　　“中國是人口大國，老齡化問題比較突出，對于健康的需求越來越大，所以我們想在這方面發(fā)力。”她和團隊開始關注到了健康領域。

　　自此，帥梅一頭扎進了對外骨骼機器人的研究當中。她的一位研究仿人機器人的博士研究生總跟她念叨，說“老師，咱們要是早就研究外骨骼機器人就好了”，帥梅笑著回憶，那位學生“反復念叨了幾十遍”。

　　他們都覺得，外骨骼機器人是一個馬上就能為民眾帶來福利的產(chǎn)品，比起之前的崎嶇不平路面機器人，“對社會的貢獻會更大一點”。

　　不過帥梅也覺得，早期的研究還是有意義的，畢竟要是沒有前期研究的基礎，后續(xù)的研究就等于是從頭開始，會更加艱難。

　　帥梅說，研發(fā)團隊目前擁有5個系列9款不同的外骨骼機器人產(chǎn)品，訓練超百萬人次。

　　“他走的汗都出來了，我也看的汗都出來了”

　　研究團隊的攻堅過程歷時10余年，至今仍在做進一步研發(fā)。實驗室里，時不時會有凌晨3點測試的場面。

　　“搞科研就是這樣，到了關鍵時刻，是停不下來的，就必須得往前走。”帥梅開玩笑地提到，積水潭醫(yī)院的一位主任，經(jīng)常被她半夜的電話吵醒。

　　作為工科人，帥梅見過無數(shù)的同行，他們身上都有個共同的特點，就是“看著傻乎乎的”。

　　“走到你跟前突然一翻眼睛，看你一眼，然后自己就走過去了，不跟你打招呼，因為他根本就沒看見人，這是工科人在思考問題。”她笑著說。

　　她自己也經(jīng)常處于這個狀態(tài)，在這種狀態(tài)下攻克了無數(shù)個技術難關。每當解決掉一個卡住團隊的技術問題，他們都“特別有成就感”。

　　截至目前，團隊拿到了2021年中國產(chǎn)學研合作創(chuàng)新與促進獎產(chǎn)學研創(chuàng)新成果一等獎，在國際上，獲得過英國皇室“龍門創(chuàng)將”全球創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中國冠軍、全球亞軍。

　　據(jù)帥梅回憶，北美康復工程與輔助器具協(xié)會主席有一年來中國參加展會，在他們的展臺上站了一個多小時。

　　美國醫(yī)學科學院外籍院士、中國康復醫(yī)學領頭人勵建安教授有過這樣一個評價：對于失去站立或行走功能、或行走功能減弱的截癱、偏癱、腦癱、老年人等，外骨骼機器人具有過去無法實現(xiàn)的效果。

　　“還可以幫助使用者重塑行走的蹲伏步態(tài)。”帥梅提到一位腦癱人士，那是一個被稱為小安琪的女孩。

　　在穿戴外骨骼機器人進行幾天康復訓練之后，小安琪專門走到一位研究人員的面前，對她說，“姐姐，我這15年活得不如這5天”。

　　研究人員一把抱住了小安琪，心里特別感動。

　　“孩子的大腦還在發(fā)育中，還有機會去改善。”帥梅感慨。在最初的設計中，她“還真沒想過可以適用于腦癱孩子”。

　　她還記得，第一位使用她研發(fā)的外骨骼機器人的，是一位脊髓損傷者。在穿上外骨骼設備之前，對方已經(jīng)14年無法行走了。通過醫(yī)院的介紹，這位患者被送到了帥梅面前。

　　四五個小時過去，研究團隊試著讓這位患者穿上外骨骼設備，邁出第一步。

　　那是在北航的一間實驗室里，不到十米的距離，這位患者終于挪動了十幾年沒有抬起的雙腿，在可穿戴設備的幫助下，一步一步，走完了這段路。

　　“歷史性的一步啊！”帥梅翻出當年用手機錄制的視頻，一邊看一邊感慨，“他走的汗都出來了，我也看的汗都出來了。”

　　“把成本降下來，才能幫助更多的人”

　　帥梅走到電梯口，遇到一位家長，家長推著輪椅上的孩子正要離開。

　　“今天怎么樣？”帥梅迅速跟對方討論了起來，那位父親隨口提到，孩子在訓練過程中“睡著了”。

　　等帥梅回到休息區(qū)，轉身叫住幫那位孩子訓練的工作人員，她叮囑道，“下回不能讓他睡著了”。

　　十幾平方米的休息區(qū)，幾個年輕人或站或立，其中一位20歲出頭的年輕人，已經(jīng)能脫離外骨骼機器人直接行走了。用帥梅的話說，原先“這孩子像紙片人一般，可瘦了”，如今胳膊上腿上有肉了，整個人都“變帥了”。

　　作為研發(fā)者，帥梅見證過許多患者，在外骨骼機器人的幫助下一步步走向康復。

　　這其中，有的使用者因為不能動，患有骨質疏松，身體狀況非常差，甚至出現(xiàn)肌肉萎縮，相比于正常人甚至老年人都差很多。

　　中樞神經(jīng)損傷的治療，在醫(yī)學上一直是難題。在外骨骼機器人的幫助下，穿戴使用者通過訓練，用設定的仿生行走步態(tài)，在真實地面行走。這能夠促進運動功能恢復，調動穿戴使用者全身的關節(jié)肌肉運動，增強肌力、軀干控制能力、平衡和協(xié)調運動能力，同時也能增進神經(jīng)系統(tǒng)的協(xié)調性。

　　在北京冬殘奧會火炬接力火種匯集儀式現(xiàn)場，一個名叫邵海朋的人格外顯眼。他曾因高空墜落導致截癱，雙下肢失去行走功能。如今，銀色和紅色的智能裝置支撐著他邁開雙腿，實現(xiàn)了傳遞火炬的夢想。

　　邵海朋還參加過“科技助殘”穿越“一帶一路”機器人行走馬拉松公益挑戰(zhàn)賽，穿戴著外骨骼機器，歷時9天，走完42.195公里的全程馬拉松，創(chuàng)造了該項目的世界紀錄。

　　來自湖南的90后女孩楊淑亭因車禍高位截癱，作為冬殘奧火炬手出現(xiàn)在冬殘奧會火炬?zhèn)鬟f過程中。在這之前，她用5個月進行了適配訓練，學習掌握下肢助力外骨骼設備。

　　據(jù)帥梅介紹，冬殘奧會上出現(xiàn)的其中一款，是最新的人工智能外骨骼機器人，基于傳感網(wǎng)絡和人工智能控制算法，能自動感知穿戴者的主觀行動意愿，輔助其“隨心而動”，實現(xiàn)快走、慢走任意切換，甚至還能上下樓梯、上下坡。

　　這一外骨骼機器人，主要用于行走能力有一定障礙但并未完全喪失行走能力的殘疾人，可以增強使用者肌肉的剩余力量，幫助身體恢復機能。帥梅也提到，針對完全失去行走能力的殘疾人，團隊開發(fā)出了被動式的智能外骨骼機器人。

　　降低成本是這個團隊的下一步研究方向之一。帥梅曾得到過機會，向政府領導介紹外骨骼機器人，在聽完功能和效果的介紹之后，領導迅速問了一個重要問題：“多少錢？”

　　“還是需要把成本降下來，才能幫助更多的人。”帥梅說。

　　中青報·中青網(wǎng)記者 張渺 來源：中國青年報 【編輯:蘇亦瑜】

標簽：