一个你不曾关注的“致命杀手”,终于有了一款机器人可以和它对抗了

外骨骼装甲看似神奇,其实我们早就在科幻电影中见识过它的风采了。比如在末日科幻电影《极乐空间》中,极具时代感的外骨骼装甲给许多人留下了深刻的印象。提到人体外骨骼科幻电影,《钢铁侠》是无论如何也绕不过去的。可以说它是人类对于“更高、更快、更强”的终极幻想:血肉之躯藏在机械外壳里,拥有无穷力量,也拥有无穷智慧和勇气。

我们不知道人类科技哪一天才能攀登到如此高的地步,只能寄希望于未来。然而戏剧来源于生活,科幻与现实之间的距离有时候也没有我们想象中的那么遥远。

人类之所以在科幻电影中想象这类高能机甲,无非是想让人类在面对远比自己强大的对手时,能够拥有更强大的力量去战胜对手、战胜灾难,更好地保护自己。而将这一科幻想象照进现实的体现之一是:人类如何运用科技手段驱散邪恶、战胜病魔。

人类在灾难面前脆弱不堪,新冠病毒横扫全球,让全球重新重视公共卫生和个人健康。据美国约翰斯·霍普金斯大学数据实时数据显示,截至北京时间4月29日6时30分左右,全球累计确诊超311万例,达3110219例,累计死亡216808例。

相比病毒的可怕,脑卒中却在悄然无息中带走了万千的生命影响和千万人的生命质量。据《2018中国卫生健康统计提要》,全国每年死于脑卒中的患者高达196万人/年(全国Covid-19病毒至今死亡人数4643人),Covid-19病毒在我国致死率0.03/10万人,而2017年我国城市居民脑卒中病死亡率为126.48/10万,农村居民为157.00/10万,幸存者中70%留有不同程度的永久性残疾。

脑卒中发病的防治一直是各国医疗研究领域的重点之一,但是仍然缺少良好的防治手段,那么发病后带来的偏瘫等肢体运动障碍康复问题也是国内外科研、医学机构研究的重点。

外骨骼是保证患者练习正常步态的最佳解决方案,国外骨骼机器人的研究早于国内,商业化水平也高。康复医疗领域中,以色列ReWalk Robotics、日本Cyberdyne、美国Ekso Bionics是较早展开研发的企业,产品相继取得美国药物与食品管理局(FDA)的认证,占据市场主流。近年来,国内外骨骼机器人发展速度喜人,涌现了一批外骨骼机器人的科技创新公司,这其中就包括杭州程天科技发展有限公司。

值得一提的是,该公司医疗产业的核心产品-悠行系列康复型外骨骼UGO210,于2020年4月9日在浙江通过特别审查,获批NMPA(国家药品监督管理局)注册证,成为中国首个适用范围扩展为中枢神经病变(涵盖截瘫、偏瘫患者)的下肢外骨骼机器人。作为二类创新医疗器械的国内自主研发机器人品牌正式跻身全球外骨骼技术领域第一梯队。

据了解,该公司所生产的UGO210康复外骨骼机器人可为运动障碍患者提供个性化的康复训练,促进患者神经系统的功能重建和代偿,有效提升康复治疗效果。

我国每年因为卒中、脑瘫、意外导致瘫痪无法行走的患者不计其数。据统计,我国每年脊髓损伤患者约有530万人,脑瘫患者600多万。近3亿老年人口中,其中20%有行动障碍。其次,据网络公开数据显示,目前全国截瘫及偏瘫患者约2000万人,在完成治疗回到自己居住区后仍然需要进行康复训练,以预防褥疮、下肢静脉血栓、尿路感染、肌肉萎缩、骨密度降低、心肺功能衰竭、消化系统衰竭等问题。

外骨骼机器人融合传感、控制、信息、融合、移动计算技术,患者在穿戴了外骨骼机器人后,可以恢复腿部的行走能力,实现辅助出行和康复治疗的双重功能,因此具有较大的市场潜力。

相比意外和老龄化,更可怕的是运动障碍患者的生存状态。大量的下肢运动障碍患者没有接受康复治疗。其原因一方面是因为意识淡薄,另一方面则是因为康复资源的稀缺。这在一定程度上给患者家庭造成负担的同时,也会引起一系列的社会问题。

相较于康复医学发达的国家,我国康复机构和人才都存在巨大的缺口。网络数据显示,国内持有资质的康复治疗师只有不到20000人,专业的康复诊所只有屈指可数的数百家;而美国有超过20万名康复治疗师,康复医疗机构的数量也不是国内所能相比的。在照护人员方面,国内已产生了高达700万人的护工缺口。

外骨骼机器人发展至今,从研发到应用,已经走过了第一个百年。尽管如此,目前外骨骼机器人行业应用仍处于初期阶段,尤其在国内,无论是在医疗领域,还是在工业领域,真正要实现大规模商用还要再等几年。

现阶段,外骨骼机器人未得到广泛的推广应用,主要存在两方面原因。一方面是受到技术发展的限制,外骨骼机器人需要快速准确地收集人体行动意图,并安全稳定地实现两足行走,如何精准实现这两点已成为高端外骨骼机器人发展重点。另一方面,国内机器人起步较晚,许多机器人所需的关键元器件长期依赖进口,导致外骨骼机器人高昂的价格超出了日常消费的接受范围。

对于运动障碍患者来说,康复医疗手段能否促进患者神经系统的功能重建和代偿才是重中之重。根据神经可塑性理论,神经功能重组的恢复训练应该强调患者的主观参与。

基于脑的可塑性 ,通过重复的特定训练使患者下肢能进行充分的重复性活动 ,从而使正在重组中的大脑皮质通过深刻的体验来学习和储存正确的运动模式 。

不同于市场上现有的同类产品,程天科技外骨骼独有的基于意图检测技术与多传感器融合技术,可以实现人机智能融合的准确感知、处理和分析各种信息交互,按照科学的运动学习方法对患者进行再教育以恢复其运动功能,患者积极参与到功能恢复训练中,能够获得更好的恢复效果。创新性的后台记录软件准确记录康复数据,提供客观的康复效果量化评估记录。

机器人在协助患者行走的过程中无需患者按键操控,全部动作由患者的行走意图来触发。在机器层面进一步优化了人机互动,更利于患者触发迈步,将控制的主动权给与患者,化“被动”为主动模式,提高了训练过程中的积极性。

得益于多年行业经验与研发积累,程天科技在机器人元器件上也取得了令人瞩目的成就。据相关负责人介绍,程天科技自主研发的关节模组包括伺服驱动器、无框直驱电机、谐波减速机、反馈编码器和制动器抱闸等在内的多个机器人关节核心部件连接整合在一起,集成在一个模块化组件中,并被设计封装成适合机器人关节的 90°转角外形样式,可以作为一个完整的关节总成直接用在工业机器人的机械臂上。其中,单电机的转矩密度为3.28NM/KG,最大可以达到5.25NM/KG。模块化技术的优势,连同其有竞争力的价位和产品寿命,不仅能为行动障碍者带来福音,也会驱动技术在诸多领域中的新机器设计中的应用,如主流的协作机器人、仿生机器人、半导体以及工厂自动化。

程天科技在2018年4月最新一轮Pre-A融资引入战略投资人(纳通医疗集团),让公司发展步入了快车道。公司目前已经成功完成多项科研及工业化产品项目,坚持在智能技术领域精耕细作,通过技术提升产品的安全性和先进性,通过人文关怀提升用户体验,不断完善外骨骼技术产业链,成为全球外骨骼领域领军企业。

根据美国市场调研机构WINTERGREENRESEARCH的报告,康复机器人行业规模未来几年将实现高速增长,2021年有望达到32亿美元。随着以程天科技为代表的商业公司的持续研发和临床应用,将大幅加速外骨骼机器人的技术进步,关键元器件成本的降低将使其大范围商业化推广应用成为可能。随着外骨骼作为人类感官和体能的延伸,将为越来越多的肢体障碍患者带去福音,最终成为每位患者离不开的一部分。这将是一个无可限量的市场!

程天科技发展有限公司是一家专注于康复、养老领域的外骨骼技术公司。致力于人工智能(AI)与机器人技术,以造福肢体残疾患者与行动不便者为己任,配合数据分析与云计算等方式,为失能、弱能等伤友及康复医疗机构提供智能化康复体系与解决方案,是一家以技术创新为核心驱动力的机器人公司。