中國(guó)自主研發(fā)出有“觸覺”的機(jī)器人

程子彥

傅利葉智能開創(chuàng)外骨骼機(jī)器人新時(shí)代

“周末的夜晚原本是熱鬧的，然而對(duì)于現(xiàn)在的我，只是一個(gè)同樣不能動(dòng)的一天。已經(jīng)躺了24天，失去一切的我就像個(gè)廢人。”2012年10月26日，潘靜在她的個(gè)人社交平臺(tái)上這樣寫道。

潘靜是一位舞者，2012年10月2日的一場(chǎng)車禍讓她脊椎受傷，從此只能在輪椅上度日。對(duì)于潘靜來(lái)說(shuō)，重新站起來(lái)是她受傷4年多來(lái)最大的夢(mèng)想。

潘靜的夢(mèng)想或許能變成現(xiàn)實(shí)。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(fù)機(jī)器人，主要針對(duì)像潘靜一樣的下半身癱瘓的患者，幫助他們實(shí)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(fù)機(jī)器人？外骨骼康復(fù)機(jī)器人在國(guó)內(nèi)發(fā)展到怎樣的階段？通過(guò)外骨骼康復(fù)機(jī)器人，潘靜真的能站起來(lái)嗎？

價(jià)格低于國(guó)外2/3以上

外骨骼機(jī)器人，又稱動(dòng)力外骨骼系統(tǒng)，也稱“可穿戴機(jī)器人”，是將機(jī)電一體化、生物力學(xué)、人體傳感網(wǎng)絡(luò)、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(jī)器人的應(yīng)用上，目前主要被兩家國(guó)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(fù)中心機(jī)器人行業(yè)報(bào)告（包括康復(fù)機(jī)器人、主動(dòng)型假肢、機(jī)器人外骨骼等）顯示，到2020年全球外骨骼機(jī)器人的市場(chǎng)將大于18億美元。結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)和力反饋技術(shù)的外骨骼系統(tǒng)，已成為當(dāng)今科技領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

據(jù)中國(guó)殘聯(lián)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至第二次全國(guó)殘疾人抽樣調(diào)查，2010年末中國(guó)各類殘疾人數(shù)為8500萬(wàn)人，占全國(guó)總?cè)丝诩s6%，其中肢體殘疾2472萬(wàn)人，占比最大。

據(jù)傅利葉智能CEO顧捷介紹，康復(fù)機(jī)器人能通過(guò)機(jī)器帶動(dòng)患肢進(jìn)行重復(fù)迭代運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)控制肢體運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行刺激和重建。

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

之所以在國(guó)際上如此受關(guān)注，主要是因?yàn)楦道~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(gè)突破性技術(shù)。

如何讓機(jī)器人擁有“觸覺”？傅利葉智能CTO徐振華向《中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊》記者介紹，外骨骼機(jī)器人的核心技術(shù)包括感知和交互技術(shù)。外骨骼機(jī)器人設(shè)備穿戴在人身上，所以不同于工業(yè)機(jī)器人，它是讓機(jī)器人與患者、環(huán)境三方之間都實(shí)現(xiàn)交互。Fourier X1通過(guò)19個(gè)不同的傳感器和11個(gè)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(guò)電機(jī)幫助患者“執(zhí)行”步行動(dòng)作，通俗來(lái)講就是使得機(jī)器人擁有了“觸覺”。同時(shí)，機(jī)構(gòu)上還設(shè)計(jì)了直觀的指示燈，可以看到患者的力量變化。

此外，國(guó)外的兩家外骨骼機(jī)器人價(jià)格高昂，平均一臺(tái)機(jī)器人的價(jià)格在60萬(wàn)元～100萬(wàn)元，普通百姓購(gòu)買壓力極大。而傅利葉智能此次發(fā)布的下肢外骨骼機(jī)器人Fourier X1產(chǎn)品，據(jù)估算，投入市場(chǎng)后其價(jià)格將為國(guó)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(yùn)動(dòng)控制卡來(lái)控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)力反饋。在整個(gè)研發(fā)中，讓徐振華“最痛苦”的，就是關(guān)于運(yùn)動(dòng)控制卡的決定。

研發(fā)之初，徐振華曾考慮使用國(guó)外的運(yùn)動(dòng)控制卡，用起來(lái)方便，也可以加快產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度。但是如果用國(guó)外的運(yùn)動(dòng)控制卡，不僅價(jià)格貴，而且無(wú)法掌握核心技術(shù)。若做深層次開發(fā)，對(duì)方不開放底層的代碼，進(jìn)一步的研發(fā)就會(huì)被牽制。

徐振華對(duì)《中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊》記者回憶道：“做這個(gè)決定很難，因?yàn)橐粋€(gè)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(shí)間，而且要冒更多的風(fēng)險(xiǎn)，甚至不知道能不能做出來(lái)。當(dāng)時(shí)心理壓力特別大。”

自主研制有可能多花四五個(gè)月的時(shí)間，而且研發(fā)成本還得增加。不過(guò)為了核心技術(shù)不被國(guó)外牽制，團(tuán)隊(duì)還是決定自主開發(fā)運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)。這對(duì)于一個(gè)創(chuàng)業(yè)公司來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

經(jīng)過(guò)三個(gè)月的努力，徐振華帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出了自己的運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)，不僅擺脫了國(guó)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(kù)，設(shè)計(jì)全新的模塊化電池管理系統(tǒng)等。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，F(xiàn)ourier X1是中國(guó)真正意義上的首款商用化的外骨骼機(jī)器人，在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域零的突破。

其實(shí)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(fù)機(jī)器人Fourier M2，首次在國(guó)內(nèi)將協(xié)作型機(jī)器人引入康復(fù)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(yīng)用，并迅速在全國(guó)20多個(gè)城市落地。

瑞金醫(yī)院康復(fù)科主任謝青接受《中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊》記者采訪時(shí)表示：“隨著機(jī)器人制造技術(shù)和智能技術(shù)的不斷改進(jìn)與發(fā)展，在康復(fù)領(lǐng)域的需求和應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，智能化的康復(fù)治療也許在未來(lái)將會(huì)更多地代替人力的治療。”

為了能讓每個(gè)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(yàn)，收集更多患者的試用數(shù)據(jù)，進(jìn)行技術(shù)迭代。不過(guò)，顧捷信心滿滿：“雖然國(guó)外起步早于我們很多年，但目前我們的技術(shù)和國(guó)外是在一個(gè)水準(zhǔn)上的。”

對(duì)于潘靜來(lái)說(shuō)，這更是她的希望，“雖然這款機(jī)器人還有很多待完善的地方，但是至少5年內(nèi)應(yīng)該有希望讓我重新站起來(lái)。”