用意念行走電子科大研發機器人讓癱瘓女警“站起來了”
在未來,癱瘓患者或許能夠跟正常人一樣擁有活動能力,這并不是幻想。日前,央視原創大型科技挑戰節目《機智過人》播出,一位癱瘓了12年的綿陽女警黃曼,就通過意念控制,借助外骨骼機器人圓了12年的站立之夢。
成都商報記者了解到,幫助黃曼圓夢的外骨骼機器人系由電子科大研發。昨日,成都商報記者從電子科技大學獲悉,這款曾幫助殘障人士站立,造型酷似人體下肢的外骨骼機器人現已提檔升級為第四代。它不僅能幫助患者站立,還能讓患者上下樓梯,甚至會自動計算臺階的高度,規劃步態。據了解,庫卡機器人,這款通過意念控制的外骨骼機器人,也是第五代腦電外骨骼機器人的雛形,目前仍在研發和完善中。
研發團隊相關負責人表示,這款四川造的第四代外骨骼機器人是科技發展助力社會進步的一個典型,也是人機交互智能轉化的顯著成果。未來,該款機器人將在服務社會經濟、保障健康等方面作出貢獻。
意外
車禍致女警癱瘓12年丈夫想有一天能站著擁抱她
12年前婚禮當天的一場車禍,讓綿陽涪城公安分局的女民警黃曼成了高位截癱患者。此后的4400個日夜,她都只能臥病在床,生活無法自理。而多家醫院給出的診斷為:她此生已經無法站立行走。
雖然她當時的丈夫,因為種種原因選擇了離開。但是,樂觀的黃曼沒有放棄生活,更沒有放棄自己。她自學了心理咨詢師,在2008年四川地震時搖著輪椅來到受災現場,為當地群眾展開心理咨詢。
黃曼的堅強勇敢也讓她在2011年收獲了新戀情,并與現任丈夫郭強走進婚姻殿堂。此后,上千個日夜的陪伴和照顧,機器人維修,每天丈夫都要將她抱起放下二三十次,經常累得大汗淋漓。他帶她走訪了很多名醫。醫生們都表示,從醫學角度上講,黃曼想要站起來幾乎不可能。郭強一直不愿放棄希望,他最大的心愿就是:好想有一天能站著擁抱她。
圓夢
外骨骼機器人酷似人體下肢用意念控制可上下樓梯
為幫黃曼和郭強圓夢,電子科技大學機器人研究中心外骨骼機器人研發團隊,決定用腦控裝置,讓她通過腦電波對模塊進行控制,從而向外骨骼機器人傳達指令,借助酷似人體下肢的外骨骼機器人幫助其站立。
研發團隊負責人程洪教授表示,外骨骼機器人的用途表現在兩方面,一是針對康復需要補償的人,由機器帶著人的關節運動;另一方面,是機器隨著正常人的運動而運動。而黃曼使用的這套裝備,可以輔助她按正常人體仿生步態行走,進行康復訓練,同時可以幫助她正常上下樓梯。通過一個頭盔,即可檢測黃曼的大腦神經信號,信號將傳輸給外骨骼機器人,外骨骼機器人根據患者的意念展開行動,從而實現站立、行走。
那如何用意念控制外骨骼機器人呢?程洪教授介紹,這是腦-機接口技術,是一種不依賴于外圍神經與肌肉的實時通信系統,它建立了腦電信號與機器人設備兩者間的直接聯系,通過對驅動源信號進行解碼與重新編碼,來實現外圍設備的控制。說得直白一點,即意念控制。
由于黃曼的腦電信號十分薄弱,在訓練中多次失敗。研發團隊多次調整方案,通過無數次的嘗試和努力,加強訓練的黃曼終于通過意念控制外骨骼機器人站了起來,圓了12年的站立夢。
預售
第三代外骨骼機器人可預售裸機費用20萬元左右
成都商報記者了解到,電子科大的外骨骼機器人研發始于2010年。從美國歸國不久的程洪教授帶領團隊從零開始,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。也讓我國已經成為繼美國、以色列和日本之后第四個成功研發外骨骼機器人的國家。目前已有100余位患者試用過外骨骼機器人。程洪介紹,目前的第四代機器人,可通過傳感器感知人體的運動意圖,工業機器人維修,然后把信息迅速傳遞給計算機,并通過控制模塊傳達命令行走。程洪說,這款機器人,還能幫助患者上下樓梯,它會自動計算臺階的高度,規劃步態,最終幫助使用者完成上下樓梯的動作。
令人驚喜的是,第三代外骨骼機器人現在可進行預售。裸機價格在20萬元左右(不包含任何前后期人工訓練和護理費)。但第三代機器人不具備上下樓功能,也不能用意念控制,僅能實現助力行走功能。目前,程洪教授團隊正在研發第五代外骨骼機器人,它將實現完全用大腦意識控制外骨骼機器人執行指令,這將是一個人工智能方面的重大突破。未來,該款機器人將有望在更廣闊范圍內為社會經濟、保障健康等方面作出貢獻。