中國自主研發(fā)出有“觸覺”的機器人

程子彥

傅利葉智能開創(chuàng)外骨骼機器人新時代

“周末的夜晚原本是熱鬧的，然而對于現(xiàn)在的我，只是一個同樣不能動的一天。已經(jīng)躺了24天，失去一切的我就像個廢人?！?012年10月26日，潘靜在她的個人社交平臺上這樣寫道。

潘靜是一位舞者，2012年10月2日的一場車禍讓她脊椎受傷，從此只能在輪椅上度日。對于潘靜來說，重新站起來是她受傷4年多來最大的夢想。

潘靜的夢想或許能變成現(xiàn)實。2017年3月17日，一家誕生于上海張江高科的本土高科技公司——上海傅利葉智能科技有限公司（下稱“傅利葉智能”）在上海推出Fourier X1下肢外骨骼康復機器人，主要針對像潘靜一樣的下半身癱瘓的患者，幫助他們實現(xiàn)坐、站、行走、上下樓梯等基本功能。

那么，到底什么是外骨骼康復機器人？外骨骼康復機器人在國內(nèi)發(fā)展到怎樣的階段？通過外骨骼康復機器人，潘靜真的能站起來嗎？

價格低于國外2/3以上

外骨骼機器人，又稱動力外骨骼系統(tǒng)，也稱“可穿戴機器人”，是將機電一體化、生物力學、人體傳感網(wǎng)絡、步態(tài)分析等多領(lǐng)域科技融合而成的產(chǎn)物。在外骨骼機器人的應用上，目前主要被兩家國外上市公司——以色列的ReWalk Robotics、日本的Cyberdyne占據(jù)。

Wintergreen Research發(fā)布康復中心機器人行業(yè)報告（包括康復機器人、主動型假肢、機器人外骨骼等）顯示，到2020年全球外骨骼機器人的市場將大于18億美元。結(jié)合虛擬現(xiàn)實和力反饋技術(shù)的外骨骼系統(tǒng)，已成為當今科技領(lǐng)域的熱點。

據(jù)中國殘聯(lián)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至第二次全國殘疾人抽樣調(diào)查，2010年末中國各類殘疾人數(shù)為8500萬人，占全國總?cè)丝诩s6%，其中肢體殘疾2472萬人，占比最大。

據(jù)傅利葉智能CEO顧捷介紹，康復機器人能通過機器帶動患肢進行重復迭代運動，從而對控制肢體運動的神經(jīng)系統(tǒng)進行刺激和重建。

今年4月，傅利葉智能將作為唯一的中國企業(yè)被邀請參加在美國鳳凰城舉辦的全球可穿戴機器人技術(shù)年會，并作主題演講。

之所以在國際上如此受關(guān)注，主要是因為傅利葉智能自主研發(fā)的Fourier X1，具備為下肢殘疾患者提供有“觸覺”這個突破性技術(shù)。

如何讓機器人擁有“觸覺”？傅利葉智能CTO徐振華向《中國經(jīng)濟周刊》記者介紹，外骨骼機器人的核心技術(shù)包括感知和交互技術(shù)。外骨骼機器人設備穿戴在人身上，所以不同于工業(yè)機器人，它是讓機器人與患者、環(huán)境三方之間都實現(xiàn)交互。Fourier X1通過19個不同的傳感器和11個分布式CPU模塊，能夠“感知”患者在步行中的變化，“思考”患者的意圖并通過電機幫助患者“執(zhí)行”步行動作，通俗來講就是使得機器人擁有了“觸覺”。同時，機構(gòu)上還設計了直觀的指示燈，可以看到患者的力量變化。

此外，國外的兩家外骨骼機器人價格高昂，平均一臺機器人的價格在60萬元～100萬元，普通百姓購買壓力極大。而傅利葉智能此次發(fā)布的下肢外骨骼機器人Fourier X1產(chǎn)品，據(jù)估算，投入市場后其價格將為國外同類產(chǎn)品的1/3至1/5。

核心技術(shù)自主研發(fā)

要擁有“觸覺”，就需要運動控制卡來控制電機實現(xiàn)力反饋。在整個研發(fā)中，讓徐振華“最痛苦”的，就是關(guān)于運動控制卡的決定。

研發(fā)之初，徐振華曾考慮使用國外的運動控制卡，用起來方便，也可以加快產(chǎn)品研發(fā)進度。但是如果用國外的運動控制卡，不僅價格貴，而且無法掌握核心技術(shù)。若做深層次開發(fā)，對方不開放底層的代碼，進一步的研發(fā)就會被牽制。

徐振華對《中國經(jīng)濟周刊》記者回憶道：“做這個決定很難，因為一個很現(xiàn)成的東西就放在你的面前，你可以去使用它，但是它有很多不好的地方。如果你拋棄它重新開始做，可能需要更多的時間，而且要冒更多的風險，甚至不知道能不能做出來。當時心理壓力特別大。”

自主研制有可能多花四五個月的時間，而且研發(fā)成本還得增加。不過為了核心技術(shù)不被國外牽制，團隊還是決定自主開發(fā)運動控制平臺。這對于一個創(chuàng)業(yè)公司來說，無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)。

經(jīng)過三個月的努力，徐振華帶領(lǐng)研發(fā)團隊成功開發(fā)出了自己的運動控制平臺，不僅擺脫了國外的牽制，還突破了一些關(guān)鍵技術(shù)。比如優(yōu)化和建立外骨骼步態(tài)曲線的數(shù)據(jù)庫，設計全新的模塊化電池管理系統(tǒng)等。

業(yè)內(nèi)專家認為，F(xiàn)ourier X1是中國真正意義上的首款商用化的外骨骼機器人，在國內(nèi)實現(xiàn)了該領(lǐng)域零的突破。

其實早在2016年12月，傅利葉智能就曾發(fā)布其自主研發(fā)的首款上肢協(xié)作型康復機器人Fourier M2，首次在國內(nèi)將協(xié)作型機器人引入康復醫(yī)療領(lǐng)域。目前，F(xiàn)ourier M2已經(jīng)在華山醫(yī)院、瑞金醫(yī)院等地應用，并迅速在全國20多個城市落地。

瑞金醫(yī)院康復科主任謝青接受《中國經(jīng)濟周刊》記者采訪時表示：“隨著機器人制造技術(shù)和智能技術(shù)的不斷改進與發(fā)展，在康復領(lǐng)域的需求和應用會越來越廣泛，智能化的康復治療也許在未來將會更多地代替人力的治療?！?/p>

為了能讓每個病情不同的殘疾人都像正常人一樣行走與生活，產(chǎn)品還需要大規(guī)模臨床試驗，收集更多患者的試用數(shù)據(jù)，進行技術(shù)迭代。不過，顧捷信心滿滿：“雖然國外起步早于我們很多年，但目前我們的技術(shù)和國外是在一個水準上的?！?/p>

對于潘靜來說，這更是她的希望，“雖然這款機器人還有很多待完善的地方，但是至少5年內(nèi)應該有希望讓我重新站起來。”