帅!“机器人”助瘫痪者健步人生

中国妇女
9月前   《中国妇女》官方账号
帅梅发明的外骨胳康复机器人,让万例下肢运动功能障碍患者重新行走,不仅填补了国内行业技术空白,也站在了世界同行业的最前沿。
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本文刊于《中国妇女》杂志
帅梅研发的外骨骼康复机器人,让失去下肢行走能力的截瘫或偏瘫患者可以重新站立、行走。“在中国,下肢运动功能障碍大概有五千多万人,让他们每个人都能走起来,我为自己做的这件事感到骄傲。这种成就感无可比拟。”帅梅的自豪感溢于言表。
帅梅 北京大艾机器人科技有限公司董事长,北京航空航天大学生物医学工程学院教授,清华大学博士后,大艾外骨骼机器人发明人
机器人“梦之队”的诞生
7月2日,帅梅在朋友圈转发了条短视频:一个小伙子穿戴外骨骼机器人,稳稳地走过天安门广场……这条视频本来是两年前拍摄的,抖音再次转发,当天便获几千次观看量,两年多了关注度并没有消退。
时间倒推至2018年11月15日。“中国首次穿戴外骨胳机器人挑战马拉松”活动在北京启动,在天安门广场举行出征仪式,两位患有下肢运动功能障碍的挑战者,特意穿戴外骨胳机器人绕天安门一周。
挑战起点选在新疆克州,两位“钢铁侠”先飞到克州,然后从克州出发,经喀什过西安,最后返回北京。挑战历时9天,两个人,一个完成了半马,另一个完成了全马,都刷新了同类运动的世界纪录。
两位走出世界纪录的“钢铁侠”
作为外骨骼机器人的发明者,帅梅对这份成绩单非常满意,活动现场她开心地比起了“剪刀手”。
成功来得并不突然。2017年5月,全球创业孵化大赛(龙门创将)首次落地中国,帅梅带着她的“大艾外骨骼机器人”参与赛事角逐,初赛便从2万多项目中脱颖而出,直接杀进42强,接着又以第一名成绩晋级12强,顺利入围总决赛。这款能帮助截瘫患者重新站立行走的机器人“实在是太厉害了”,总决赛现场300位评委一致为它亮出了绿灯,大艾机器人夺得龙门创将中国赛区总冠军。
人们称大艾是中国的机器人“梦之队”。2017年12月,帅梅再率“梦之队”前往英国参加全球创业总决赛,同样过关斩将,将亚军收入囊中。大赛创办人、英国安德鲁王子当场为她点赞:“我就知道,你能行!”颁奖台上,帅梅激情演讲:“我们就是要用手中掌握的核心技术造福人类。今天来到这里,也希望借助平台,帮助更多下肢运动功能障碍患者重走人生路。”
赛事结束,大艾便完成了新一轮融资。2018年6月,大艾获得医疗器械注册认证,成为国内首家获得此项认证的企业。有人将大艾比作一匹黑马,帅梅却一脸平静:“为什么是黑马?不是很正常吗?”
但研发者都知道,要想让机器人像人类一样行走,即使在科技发达的今天,这也是世界性难题。之前机器人只能在无障碍、无干扰的路面缓步前行,任何外力哪怕一枚石子都能让它倒下。而大艾机器人不仅实现了仿人行走,还进入到高端医疗康复领域,让三瘫(截瘫、脑瘫、偏瘫)患者获得了重新站立行走的机会。这样的世界难题,帅梅是如何突破的?
奇迹,三瘫患者迈出“第一步”
帅梅出身于中医世家,受家庭影响,儿时起她就读《黄帝内经》之类的医典,虽然似懂非懂。母亲给人看病,她在一旁观摩,渐渐也成了半个小中医。大学时,她学的是精密仪器专业,这是一门包括机、光、电在内的综合性学科,也是智能化研究不可或缺的基础理论。
博士期间,帅梅开始从事各种高端智能装备的技术攻关和产品研发。当时“五轴联动数控机床”作为重要军事物资一直被西方国家封锁,帅梅决心啃下这块“硬骨头”。她率团队用5年时间,突破了五轴联动数控系统的核心技术:无累积误差快速递推插补算法。从此打破了国外技术垄断,消除了发展瓶颈,推进了我国航天、航海等关键复杂型面加工设备的研制。
医学爱好、专业知识加上攻关能力,丰富的积累成为她日后进入高精尖医疗器械领域的铺垫,而底气、实力和自信又让她充满挑战精神。她常说:“要做就做不一样的!”
2003年,帅梅由西安交通大学转入清华大学攻读博士后,研发方向转入仿人机器人领域。在清华,她成功研制出了一款能在崎岖路面上行走的机器人。“人类为什么可以平稳行走?因为我们的脚底不是平板一块,而是多块肌肉的组合。”借助仿生学原理,她把机器人的“平板足”做成了多自由度的“柔性足”,解决了机器人行走不稳的难题。
但这样的突破仍限于科学研究,离实际应用还很远,她想做一款更实用的机器人。这个想法因母亲的一次意外从朦胧变得清晰。那一年,母亲患上了膝关节炎,每次站立或坐下都是眉头紧皱,一脸的痛苦。再想想社会上那些瘫痪的病人,他们常年被局限于方寸之地,承受的痛苦更大。
彼时外骨胳机器人尚属新概念,世界上只有少数西方国家从事研发,最先用于军事领域。后来日本、美国、以色列等又将其引入医疗行业,而国内还是一片空白,帅梅决定做“第一个吃螃蟹的人”。
外骨胳机器人项目虽然前景广阔,但也非常危险,因为患者一旦套上机器人就不再能自我控制,而是“它怎么走,你就怎么走,它拧麻花,你也会跟着拧麻花。”必须万无一失,稍有闪失,后果就不堪设想。
研发过程历尽艰辛,初次上机测试更是一波三折。尽管已有万全之策,真正人机合一时还是“心里打鼓,手中捏汗”。患者招募也曲曲折折,大家对这个新东西心里没底,没人敢来试用。还是协和医院一位主任听说此事后推荐了一位截瘫患者。可当患者套上机器人,冷水也随之浇落:人是站起来了,却根本迈不了步。
问题出在哪儿?帅梅率团队排查原因,分析、改进、调试……再次测试,终于奇迹出现了:患者不仅站了起来,还稳稳地迈出了第一步!“太棒了!”现场一片欢呼和掌声。患者更是激动,拍照、录像、量身高——受伤时他还是孩子,坐了整整14年轮椅,他都不知道自己长多高了。“那真是里程碑式的一步!”帅梅感慨,“这意味着那些患者不仅可以重新站立行走,还能重拾生活信心!”
让每个人健步如飞不是梦
2013年,第一例外骨骼机器人问世,后经过一轮轮的改进,性能更趋稳定。2016年,帅梅正式创办大艾机器人科技有限公司,成立之初便获得了1200万元天使投资,同时外骨胳机器人也已进入临床试验阶段。
大学生博文不慎从五楼摔下,造成胸部以下高位截瘫,通过外骨骼机器人康复治疗,他的状况有了明显改善:原来萎缩的大腿练出了新的肌肉,交感神经也恢复了,脚底也能出汗了。小伙子兴奋地说:“我终于看到了希望。”
迎迎因为脑干出血导致四肢瘫痪,医生判断她最好的情况也是坐轮椅。使用外骨骼机器人康复一个月后,她的躯干直立情况好了许多,左下肢能自动抬起。半年之后在别人辅助下能简单迈步,“就要看到曙光了,”迎迎父亲抹着眼泪说,“我相信她一定会好起来的。”
每当看到患者获得改善获得新生时,帅梅总是笑得特别开心,这种成就感太不一样了,助力多少患者改变了命运。
因为常和患者接触,她愈发了解患者家庭的窘迫:治病已经花了太多的钱,没钱再做后续康复治疗。“要想普惠大众,就必须做百姓用得起的机器人。”帅梅说,这也是李克强总理的嘱托。2016年全国双创周,大艾机器人获“双创25强”,总理到场听取汇报,对机器人项目非常肯定。他问帅梅:这个要卖多少钱?个人版30多万。总理一听:不行,太贵了,一定要降价!
是要降价,但怎么降?它为什么贵?贵在哪儿?能否将贵的因素拿掉?帅梅率团队再次攻关,从原理上创新,独创仿生行走传动系统设计,改进结构及传动方式,机器人售价直降2/3。同时又调整经营方式,除医院合作、个人售卖外,还推出了社区租赁、社区服务业务,使行动不便的老年人不用到医院就能借助机器人锻炼腿脚,“相当于扩大了适用人群。”
帅梅憧憬未来信心满满。随着科技的进步,未来的外骨胳机器人将变得更轻、更巧、更智能,产品也会更多元,除了三瘫患者及行动不便的老者,户外运动者也将成为受惠群体,而随着材料等问题的攻克,外骨胳机器人还有望做成便于穿戴的普遍性服装,甚至有一天还会看到它,带着我们在天上飞……“希望每个人都能健步如飞,这不是飘渺的幻想,而是未来的现实。我们现在的每一点努力,都是为了这一天尽早到来。”
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