“两会”记者装备酷炫，但你听说过外骨骼么？

全国两会正在紧锣密鼓地召开中，记者们的镜头不仅记录了大大小小的会议，还少不了关注同样打拼在新闻一线的同行们——这不，记者就扛着这个大家伙在两会现场进行直播，设备块头之大让媒体同行们都忍不住围观了。

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据说该设备有二十多斤重，连美女都变身为“女汉子”冲到报道一线啦。

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此情此景让网友不禁感叹，媒体行业居然成为抢先装备了外骨骼的行业。

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其实，外骨骼离我们并不遥远。第一件具有划时代意义的机械外骨骼衣早在2002年就已在美国出现，之后，随着相关技术不断发展，经过包括研究机构、大学在内的多家机构不断研发和改进，这件机械外骨骼衣有望在2018年上市（战术突袭轻甲项目（Tactical Assault Light Operator Suit, TALOS））。在中国，围绕外骨骼的研究也一直在有序进行中。中国科学院深圳先进技术研究院的智能仿生中心，就是国内外骨骼研究团队中的佼佼者之一。

智能仿生中心的外骨骼研发初期主要围绕康复进行，目前已逐步过渡到康复与助力两个重要功能同步研发。

为什么做康复外骨骼？康复外骨骼是啥？

截止到2014年底，我国老年人、残疾人人数已经达到2.6亿。这其中偏瘫、截瘫病患以及行走不便的老人数量呈逐年上升趋势，使得助老助残问题日益成为一个重大的社会问题。目前大部分的截瘫、偏瘫患者或行动不便的老人都是借助抓取器具或轮椅以实现生活自理，能自如地抓取物品、站立、行走是他们最大的愿望。同时，临床医学研究证明，脑卒中偏瘫和脊髓神经损伤患者的中枢神经系统损伤后，其运动功能代偿可以自然发生，但恢复过程非常缓慢，甚至出现功能代偿错误。除了手术和必要的药物治疗以外，患者通过特定康复训练，可以加速这个过程的进行，而且可以保证运动代偿过程的正确性。开展运动康复治疗不仅能够防止关节挛缩，维持其活动度，而且能明显提高患者肢体运动功能的最终恢复程度。因此，这种特定的康复训练过程被临床康复医学者认为是一种中枢神经系统功能再学习或再训练的过程，而且是不可或缺的。

康复用下肢外骨骼机器人是集成机械、电子、计算机、人工智能等技术于一身的复杂智能系统，是一个极具挑战性的项目。项目团队在两年时间里先后研制出两代机器人样机：第一代样机能够较好地根据实际环境要求调整步态，但还无法很好地实现病患的穿戴行走，其原因在于病患与正常人行走步态的区别以及缺乏临床实验。在第二代样机中，为了能够解决这些问题，项目组成员通过大量的临床实验进行了多方面改进，基于康复机理设计出科学的步态规划。

智能仿生团队研制的下肢助行外骨骼机器人可以穿戴在人体上，通过膝盖和髋关节位置的驱动系统带动人体腿部运动，实现行走。机械结构的设计基于人体工程学和仿生学机理，主体结构共有6个关节，8个自由度，能够很好地贴合人体，保证了患者穿戴的舒适性。采用直流伺服电机通过丝杠传动的驱动方式，使得机器人结构紧凑、轻巧同时具有较大的驱动力。通过分析传感器的数据，可以合理规划并完善步态，同时设置了限位开关和急停开关，保证使用的安全性。与国内外同类型机器人相比，先进院的外骨骼机器人具有结构紧凑、多控制模式、智能步态规划、康复训练与残障人士助力行走兼顾的特色。

目前该团队已经成功实现4例截瘫病人穿戴机器人站立行走，向产业化应用迈出了关键一步。

截瘫病人穿戴外骨骼机器人自主穿戴、户外行走 

图片来源：中科院深圳先进院

那负重外骨骼是啥？

顾名思义，负重外骨骼就是应用于正常人负重行走的穿戴式机器人。我国是制造业和农业生产大国，特别是一些重工业如造船、高速列车、大型轧钢冶炼用的重型机床的制造等、农业耕作及收获季节时，需要作业工人长时间处于弯腰、半蹲或保持抬起手臂来工作的状态，长时间维持同一姿势很容易出现疲惫、注意力下降等情况，导致工作效率下降，危险性增加；同样的，在日益发展扩大的物流行业也存在着反复的重物抬起、卸下、多点间搬运等特征，这些工作同样需要作业工人不断的使用臂力、腰力等来完成工作，不仅容易疲劳，长期如此还会引发肩周炎、腰椎间盘突出等并发症，给作业工人带来了许多健康隐患，影响到其未来的家庭生活。

助力外骨骼机器人拥有更强的针对性、更广的应用性，其融合了机器人学、人体生物力学、认知学等多种交叉学科。通过不同的作业环境分析工人其动作形态、关节及肌肉受力，解析其所需的助力部位，可以衍生出上肢助力外骨骼、腰部助力外骨骼、下肢助力外骨骼等等，可以有效的帮助长时间保持一种姿势或是助力于反复几种姿势的交替作业，不仅大大地减轻了作业者的身体负担，还有使作业者高效、准确地完成任务。负重外骨骼机器人有两方面的应用，在军用方面，它不仅能够提高士兵的承载能力，还能够提高士兵的行军速度，使士兵能够负重长途跋涉与车辆无法通过的地方；在民用方面它也具有广阔的应用前景，如抗险救灾，建筑施工，工厂劳作等。

智能仿生团队研发的负重外骨骼机器人具有4个主动自由度，8个被动自由度，采用液压的驱动方式，能够提供更大的负重能力，可以帮助穿戴者负重50-100kg正常行走。

负重外骨骼及复杂路面行走实验图片 

图片来源：中科院深圳先进院

这篇报道今天由中国科学院官方微信“中科院之声”首发，一起来围观下网友们的评论，谢谢大家的关注~~

作者系中国科学院深圳先进技术研究院高级工程师