常懷惠民之心，踐行科技為民
——記中國科學院沈陽自動化研究所張弼及其團隊

曹笑軒

2022年3月4日，北京冬奧組委駐地冬殘奧會火炬傳遞活動現場，火炬手彭園園佩戴智能手臂，接過上一棒圣火，舉起火炬。傳遞過程中，她靈活運用智能手臂揮舞致意，使用健側手臂與智能手臂流暢自如交替火炬，實現了雙手操作的夢想。

這款智能手臂是中國科學院沈陽自動化研究所（以下簡稱“沈陽自動化所”）機器人學國家重點實驗室張弼團隊為火炬手彭園園“量身定制”的一款生機電一體化機器人——上肢助力外骨骼機器人，不僅涵蓋傳統假肢功能，而且突破了殘肢功能再造技術。其上搭載的人機神經接口技術、貼合皮膚的多模態信息采集系統等技術能夠準確解析受試者意念，實現殘肢對智能手臂的自然操控，可滿足精細操作、負重操作等日常生活的迫切需求。

當前全國有超過8000萬殘疾人、2.5億60歲以上老年人，他們的生活、工作、學習、養老等問題，是一直困擾眾多家庭和全社會的重大民生工作。面向人民生命健康，讓科技惠及廣大老年、殘疾人群，助力健康中國，始終是張弼團隊全體成員的共同追求。

櫛風沐雨攜手共進

經由2022年冬殘奧會上的科技亮相，張弼團隊和他們的醫療機器人相關成果“一戰成名”，引發各界關注，為下一步科技成果轉化打開了良好局面。如今回顧團隊的發展歷程，張弼亦是感慨良多：“我們這個團隊，相當于白手起家。一開始像個小樹苗似的，非常弱小，也經歷過風吹雨打。幸好有這些一起做事的兄弟和我共同支撐，我們才能走到今天?！?/p>

沈陽自動化所素有“中國機器人事業的搖籃”之稱，在我國機器人發展史上創造了多項第一，解決了國家制造業發展一系列重大關鍵技術問題。但論起張弼對這里的向往，還要說到他求學時的一次偶然。

彼時，張弼正參與一項東北大學與沈陽自動化所的合作項目，他第一次來到合作單位參觀的那天恰巧是中國科學院公眾開放日。展館中，幾十種形態各異、功能不同的機器人靜靜陳列。那一刻，他仿佛又變回了天真的小孩子，看著滿屋子心儀的展品恨不能多長幾雙眼睛，甚至連路也“走不動”了。多年后張弼回憶起這一幕仍難掩激動：“太厲害了！我能在書上看到的、我能想到的這些東西都在那里，當時給我最大的沖擊就是我覺得我學的理論有地方去實踐了?！?/p>

“科技冬奧”攻關小組合影

2017年，張弼以優異的成績從東北大學自動化系博士畢業，隨后步入自己夢寐以求的科研殿堂——沈陽自動化所。來自五湖四海的人才匯聚于此，他們雖有著不同的性格、專注于不同的領域，但那種不畏艱險、科研報國的信念始終相同。在這里，張弼也陸續結識了許多志同道合的好伙伴、好兄弟。其中，趙明、徐壯、姚杰等人與張弼一拍即合，圍繞醫療機器人方向，他們攜手踏上了新的攀登之旅。

這是一個年輕的團隊、自由的團隊，也是一個心懷祖國和人民的團隊，同心同德、迎難而上是他們最佳的精神寫照。起初，為了搞清楚醫療機器人在國內外的發展水平，尋找團隊的創新方向，張弼一行平均每年有兩三個月的時間奔波在外。任何一場相關大型會議或頂尖學者的講座，無論多遠，他們總要前去學習和拜訪：“哪怕只是看一眼，我們都感覺很值得?！睂τ谶@段積淀探索時期的狀態和心情，張弼是這樣形容的：“那完全是一種漫無目的的探尋，有些茫然，但是又堅定又激情澎湃，很矛盾的一種感覺。確實辛苦，但也發自內心地感到這是一種幸福的累?！?/p>

在長達3年的學習調研過程中，團隊自身優勢一點點被厘清，突破新方向也漸漸浮出水面。與此同時，張弼一行也未曾放緩技術積淀的腳步，先后完成基于生物電信號的踝關節康復機器人控制方法研究、攻克人機神經接口技術、構建出柔性驅動式患者步行模式高實時運動分析系統。正是有了這些從未間斷的理論和技術積累，張弼團隊才有機會走上2022北京冬殘奧會的舞臺，一舉驚艷四方。

厚積薄發一鳴驚人

張弼等人第一次與2022年北京冬奧會和冬殘奧會組織委員會接觸是在2020年4月，相關負責人前來沈陽自動化所進行技術調研時，原本并沒有注意到這支默默無聞的小團隊。是張弼主動出擊，不斷展示團隊實力，闡明醫療機器人的迫切需求和光明前景，最終以十足的誠意和過硬的技術打動調研團隊，贏得了這次機會。

2020年年初，張弼、趙明、徐壯、姚杰4人聯合魯迅美術學院副教授陳江波和遼寧省人民醫院的康復科主任張亮，圍繞外骨骼機器人火炬傳遞的演示任務，組成了“科技冬奧”專項攻關小組；2021年4月，國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項“多機器人跨域火炬傳遞技術研究與系統示范應用”正式立項；2021年7月，團隊用時3個月，多次走訪調研、對接需求、選購組件、測試方案，足跡遍布大半個中國；2021年10月底—2022年2月初，技術攻關近100天，研制完成上肢外骨骼系統，具備入場條件；2022年2月—3月初，先后在順義、大興、石景山等區域開展測試；2022年3月4日，火炬接力演示任務完美落幕?；仡檹臓幦C會到正式立項、進行沖刺、成功應用的過程，張弼如是說：“這個過程總體有一點辛苦，但其實也沒有那么多的旁人想象中驚心動魄的故事，甚至乏善可陳。不過中間每一小步的進展都讓人感到高興，項目最后的結果也非常令人開心，我們一群人在一起奮斗的感覺也讓人很享受?！?/p>

事實上，這項任務完美收官背后的辛勞與汗水，遠非寥寥數語所能道盡。只是直面挑戰、迎難而上對于張弼團隊而言已成一種習慣，便也不覺得分外辛苦，并且常常為自身能夠從挫折中有所收獲而分外欣慰。

2021年12月中旬，團隊已經攻克諸多難題，步入智能外骨骼機械手臂各元器件整合組裝階段。然而就在這最后的緊要關頭，團隊發現主控制板的尺寸出了問題。“就差幾毫米?；鹁媸质褂玫闹悄芡夤趋罊C械手臂是一個很小的系統，當時為了追求極致，我們是按毫米測量的，想要做到嚴絲合縫，達到完美狀態。但沒想到最后噴漆、接線線槽等各種因素加起來，剩余空間還差幾毫米，主控板放不進去。那上頭密密麻麻全是電路，只要削剪一點，就壞了。還是怪我們經驗不足、思慮不周?！庇捎谶@次“完美主義”導致的失誤，整個團隊倍加忙碌，很多時候飯都顧不上吃，終于在一周的時間內繪制出新的主控板?；貞浧甬敃r的緊張氛圍，張弼卻并不嘆惋，反而灑脫一笑：“追求極致，原本是值得稱贊的精神。但是過分追求完美而忽視其他方面因素，反而不美。這也是很多我們這樣的年輕學者需要改進的地方，算是給我們自己好好上了一課?！?/p>

隨著項目落成，相關成果得到央視《新聞聯播》《新聞直播間》等報道，《中國日報》《科技日報》《中國青年報》《光明日報》《經濟日報》等媒體轉載。張弼本人也因此受邀于恰佩克青年科學家論壇發表演講，并被選作科技冬奧科研人員典型案例進行表彰，但他最引以為豪的卻并非這些榮譽：“把理論研究變成實際應用，是最讓我高興的事情。通過這次‘科技冬奧’項目，我現在能夠很自豪地說，我提出的基礎理論，真正結合了實際、發揮了作用，而不是幾句空話。”

如今，2022年冬殘奧會已經完美落幕，但屬于張弼團隊的征程才剛剛拉開序幕。下一步，面向人民生命健康領域，他們仍將持續深耕，積極推進醫療、養老服務機器人等研究，加快科技成果轉化，以科技手段助力健康中國。