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凡人机甲交大学子助力医疗康复“双向线驱动下肢外骨骼机器人助行系统”喜获挑战杯一等奖问

“外骨骼”？这是何物？

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（部分图片来源网络）

在我国医疗康复领域，技术层面的缺口巨大。在外骨骼的三大应用领域中，医疗康复市场需求最大，但它的实际应用率却最低。我校电子信息工程学院的“双向线驱动下肢外骨骼机器人助行系统”研发团队，着眼当下医疗康复外骨骼笨重、附加转动惯量大、昂贵等痛点，经过3年方案验证，历经2代原型机迭代，打造出了这款双向线驱动外骨骼Bixo。Bixo可帮助下肢运动障碍的患者具备更好的行走能力，其助力效果较业内顶尖的两款哈佛大学样机提升近60%，成本较市面产品降低9成。

侯涛刚

（指导老师）

本项目是下肢助力外骨骼设计的一次全新尝试，从技术思想上来讲是领先的，从研发过程来讲，学生的深度参与也体现出了“挑战杯”回归育人初心、深挖育人价值的价值导向。

王天乐

Bixo项目致力于让先进技术走出实验室，走入寻常百姓家；Bixo团队期望成为我国康复外骨骼普遍落地应用的先遣者；Bixo线驱动方案将会成为未来康复外骨骼的标准范式之一；我们相信有朝一日，康复外骨骼的销量将会超过轮椅。

林映廷

这一发明能够使外骨骼更易穿戴和使用，为外骨骼在医疗领域的使用提供可行方案。

马丁一

外骨骼机器人的设计理想先进，为下肢障碍者带来低成本高质量解决方案。

从少年初心到青年使命

和很多人一样，王天乐同学最初接触“外骨骼”技术，是被帅气的金属质感和科技感吸引。不同的是，他并不满足于观赏，而是想要亲手打造出属于自己的外骨骼。在追逐梦想的过程中，朋友的一次意外事故改变了他的研究思路：因为意外导致的脊髓损伤，朋友失去了行走能力。于是，王天乐开始思考：能不能把外骨骼技术应用到医疗康复领域，让科技更切实地惠及千家万户，更直接地体现价值？在这个思考过程中，他从单纯追逐“让强者愈强”的初心，逐渐变成“为折翼者添翅膀”的使命：“我认为搞研究不是为了在象牙塔上故弄玄虚，不是为了用知识欺负外行，也不只是为了装饰自己的简历、给自己搞钱，而应该首要考虑到，自己要做的这项研究，能否真能帮助到你、我、他的生活，能否让我们所处的社会有所改善。父母和纳税人让我们拥有了接受高等教育的机会，如果这些事不由我们这些有能力的人来做，还能由谁来代替呢？”

从举步维艰到决不妥协

有了目标，王天乐和通过比赛认识的马丁一、林映廷一拍即合，组成了小小的团队，由侯涛刚、唐涛、冯麟淞三位老师担任导师。项目的研发并非一帆风顺，他们首先面临的问题是，如何将动力装置转移到人体的运动近端。团队决定采取线驱动方式。用线驱动转移大质量设备，听上去很美好，但要让非刚性的力传导在关节转动时保证线性、稳定，并实现双向助力，在世界外骨骼研究中都是个难题，后续研发更是横跨多个学科领域：机械设计、电路设计、人体工程学、材料力学、康复治疗学、人工智能、控制理论、传感器技术、软件工程等等。对三位本科生来说，这无疑是一个巨大的挑战。“研究这个项目，我一次也没有想过放弃，但却几乎每天都会想糊弄了事。”王天乐说，“眼前的荆棘总在引诱我去想，‘也许目前效果已经可以接受了’‘要不这个功能总做不好就不做了’……”但好在，这些想法只停留在脑中，在行动上，Bixo的研发团队有着一股不服输的倔强、一股不将就的心气。他们互相打气，各自揽下艰难的任务，利用一切休息时间去学习、去尝试，日拱一卒，不言放弃。除了相互支撑鼓励，指导老师带给他们的影响也是巨大的：“我们时常觉得，侯老师仿佛就是项目团队中的组员，但他并不会代替我们思考，而是站在更高的维度上，给予我们思路上的启发。而除了对项目直接的影响，更深远的意义在于这种身先士卒的榜样精神，时刻激励着我们成为更好的自己。”

从团队荣耀到科研仁心

“双向线驱动下肢外骨骼机器人助行系统”获得第十七届“挑战杯”一等奖，对团队和学校来说，都是一个值得骄傲的成绩。然而，Bixo的旅途并不止于此。当今的医疗市场上，外骨骼技术产品价格昂贵，普通的家庭难以承担。相比较业内顶尖的两款哈佛大学样机，Biox的助力效果提升近60%，成本却能降低9成。对无数下肢运动障碍的患者来说，如果Biox项目能够实现落地，将大大加快他们康复的进程。谈到对Biox项目未来的发展，团队指导老师侯涛刚老师说：“目前我们整个社会正在面临老龄化的趋势，从长期需求来看，未来机器人技术，尤其是医疗机器人，一定会有大量的市场和广阔的前景。因此，我很看好学生们的作品和项目，相信经过不断的迭代升级和用户试验，在未来一定能够实现较高的社会价值，造福更多的下肢运动障碍患者。”目前，Bixo项目已申请发明专利，并开展了临床试验，致力于打破欧美技术垄断，成为我国康复外骨骼广泛落地应用的先遣者。未来，团队也制定了一个个阶段性目标：要开发配套APP客户端和云端康复数据中心、取得第二类创新型医疗器械资格证、与至少5家科研机构和8家医院诊所取得合作等等。证书上的成绩不算成绩，他们要的，是把科研成果真正应用到康复患者身上，让千千万万个家庭回归正常生活。在我国的十四五规划中，智慧医疗是一个重点任务，Biox项目的出现以及后续发展，将会在我国医疗水平朝发达国家迈进的过程中，贡献一份来自交大的力量。

从想法，到现实；从初心，到使命；从体现个人价值，到实现社会价值。
也许大学生做科研本身并不只是为了获得知识水平和技能的提升而是逐渐意识到有能者应担更大责，有心者能成更大事
大学生科研，我们要培养什么样的学生？是无谓艰辛是以己心推他人心是勇敢执着、胸怀热望！

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出品 | 北京交通大学官方微信

作者｜吴建瓴

部分图片来源于网络

本期编辑 | 郝子越

责任编辑 | 龚家琦 何菲

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