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2016-02-04

Balalalala!世界在为痛失行走能力的人设计外骨骼

你应该知道,让温柔大白一秒变猛汉的红紫色动力装甲学名叫做「动力外骨骼」,但你可能不知道的是,这种外骨骼已经在逐步地走出科幻,走出军工,走向我们的生活,在不久的将来或许能够继无人机、VR 等新兴科技迎来爆发式的增长。

外骨骼的功能简而言之是让人类拥有超越动力极限的可能性,具体表现可以用奥林匹克格言来概括:「更高、更快、更强。」它依靠对人类骨骼的模拟,搭载在人体身上来增强我们的力量,在 20 多年的发展中主要被用于在军工中为士兵们增加负荷。然而渐渐地,它的成果被广泛地在另一个领域谈起,这个领域就是医疗健康。

第二次全国抽样调查显示,我国总共有 8502 万残疾人,其中肢体残疾的人数占 29%,达到 2472 万。2014 年,我国 65 岁以上的老年人口有 1.38 亿,等于说每 10 个人之中就有一人岁数超过 65,而其中失能者约有 4000 万。随着人力成本的攀升,全球有许多团队正在研究利用外骨骼让具备行走障碍的人重新走起来。


美国 SuitX, Phoenix

美国初创外骨骼公司 SuitX 这周一向媒体曝光了一套叫做「凤凰(Phoenix)」的健康外骨骼,致力于让脊髓疾病患者重新恢复直立行走的能力。患者穿戴这套设备后,只要选择「行走或不行走」、「坐下」、「站立」的按钮就能控制设备,这和其他依据重量或脑力控制的设备不同。

导致它在相同领域脱颖而出的是设备的重量,仅 12.25 千克,SuitX 称凤凰是世界上最轻的同类外骨骼。如何做到?其它的外骨骼倾向于在不同关节处放置马达,但凤凰仅在臀部设计了两个马达,膝盖上则采用了一种张力收缩设置,在使用者站立或者走动时收缩。因为团队发现,人们在平地行走时其实不会需要太多的膝盖动能。另外一个特征是,它能够根据不同体型的用户进行灵活的调整。值得注意的是,这套设备不适用于爬楼梯。

凤凰的行走时速约为 1.8 千米,可供连续使用 4 小时,一套设备的价格为 4 万美金(约 26 万人民币)。


日本 Cyberdyne,HAL

日本筑波大学联合机器人公司 Cyberdyne 推出的 HAL(The Hybrid Assistive Limb)在人机互动上颇具优势。它声称可以让「穿戴者想想就能走路、站立和坐下」,这并不简单,因为它的目标用户是残疾病患者和老年人。如今,HAL 已经在 163 家康复中心投入使用,并成为了第一个被日本政府允许销售的可穿戴医疗机器人。

这个外骨骼机器人利用了一个很神奇的原理,当我们移动身体的时候,各种信号从大脑通过神经传送到肌肉,传送过程中,一些信号会从人体皮肤表面上「泄漏」出来。公司称之为生物电子信号,就是利用这种信号,HAL 能够为下肢补充某个动作所需的能量,从而支持残疾人或老年人走路、站起或坐下。

HAL 重为 23 千克,所含电池一次能保持机器 2 小时 40 分钟的使用时间。值得一提的是,HAL 的母公司 Cyberdyne 推出了 HAL 的医疗版和非医疗生活版,医疗版价格官网上未显示,生活版下肢外骨骼 6 个月的租金为 188,000 万日元(约 1 万人民币),安装费为 550,000 日元(约 3 万人民币)。


美国, Ekso

Ekso 是剥离自加州大学伯克利分校的外骨骼机器人公司,它出产的同名外骨骼机器人 Ekso(原名 eLEGS)适用于中风、脊髓损伤、外伤性脑损伤等神经系统疾病,主要被设计来辅助繁忙的治疗师,帮助病人进行地面步态、直立和负重等训练。它是最早不用接外部电源的外骨骼机器人。这个动力液压系统的外骨骼重 23 千克,采用了铝钛合金材质,内置电动马达及陀螺仪、弹道等传感器,由电池驱动。它的原理在于,其内的传感器能够感受到用户的体重变化,据其变化来帮助用户行走或保持平衡。与此同时,Ekso 会收集设备的数据,从而让医护人员能够通过安全网络进行检索与查看。

Ekso 被美国时代杂志评为 2010 年 50 佳创新之一,直到今天,它已进入全球 60 家康复中心,共计卖出和出租了 64 台,帮助的患者超出 3000 人。不过,它的售价达到 10 万美元(约 66 万人民币)以上。


以色列,Rewalk

Rewalk 是来自以色列的创业项目,旗下的 Rewalk(原名 Argo) 外骨骼是唯一被 FDA 批准用于美国家庭的外骨骼机器人。

身穿 Rewalk 的的人可以利用身体重心的细微改变来控制运动。当人体重心前移时,系统能感受到使用者向前迈步的需求,便向外骨骼发出指令,而用户连续的身体移动将会开启正常走路模式。不像前几代的产品,ReWalk 6.0 取消了背负式电池仓的设计,而将电池安装在使用者的臀部之上。公司称该设计能够消除肩膀上的重量,让用户自由选择服装和上肢动作。除此之外,该产品还提供个人定制,使得外骨骼能够和使用者的关节更好地对齐。

6.0 产品降低了外骨骼的重量,并将最大行走速度提高到 2.6 公里每小时。现在,一套 ReWalk 系统的价格为七万七千美元(约 50 万人民币),现在有 84 台 Rewalk 外骨骼机器人在不同的康复中心使用,除此之外,还有 54 台由社区或个人使用。

信息来源:雷锋网、凤凰网、百度百科、ofweek 机器人网、Mashable、维基百科、intorobotics、Digital Trends 和各产品官网
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这个外骨骼的清单很有价值。

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