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西安交大研发出 会“读心”的康复机器人

技术前沿|西安晚报|2017-05-06 20:26

“它就像科幻片中的‘钢铁侠’,机器外衣下有颗善解人意的‘心’。”初次见到下肢外骨骼康复机器人,感觉它就是一个有“生命”的机器人,而赋予它“生命”的是西安交大研究生何胜利团队,他们的研究突破下肢功能障碍患者被动配合机器人的局限,逐渐实现了机器人感知患者意图进行协调配合的目标。

“带着关爱的心观察世界,就会发现我们其实可以做得更人性化。”何胜利正是这样,在导师朱爱斌的启发和帮助下,通过走访市场做调研发现,目前市场上现有下肢助行康复器械种类少、模式单一,“能不能设计一种机器人可以代替有限的医护人员,帮助患者进行下肢康复训练,真正实现他们自主行走的愿望?”随后,何胜利走访了西安交大一附院的相关老师,跨专业交流碰撞出的火花,让他脑中朦胧的想法逐渐成为一个明晰的研发计划。何胜利组建了一支五个人的研发团队,从设计传动简图开始,一步一步向梦想迈进。

经过数次的讨论与实践,何胜利团队的康复机器人最终由控制、驱动、结构三部分组成,以安装在外骨骼的伺服驱动器引导关节运动,以机器移动带动腿部移动来达到与人体行动相协调,为患者行走提供助力的目的。它兼具了架构简洁、穿戴简便,助行模式因地制宜等优点。

针对机械与肢体运动的协调性、控制的智能柔顺性、结构的合理安全性等问题,何胜利团队富有创意地提出设立下肢运动特征的大数据库进行定制化步态设计,患者可以从中选择一种最符合自己行走习惯的步态模式,使机器人来服务患者,而不是患者去配合机器人。

此外,还强化了外骨骼机器人结构和运动控制的合理性,同时加入智能化运动意图判断技术。“这意味着患者将不用再手动改变机器人的移动方向和行进速度,只需几个手势语音甚至是一个想法,机器人便能用自己的‘读心术’预知患者的需要。”何胜利说,升级之后的“钢铁侠”致力于做患者另一双能自由行走的双腿。

“我们的机器人还存在很大的提升空间。”何胜利告诉记者,西安交大的脑电技术走在全国前列,团队还希望通过与学校脑电项目的合作,将这项技术应用于骨骼机器人的研发中。随着脑电与肌电技术的引入,骨骼机器人的操作将更加便捷,只要一个手势或想法,机器人便能感知患者意图提供行走助力,真正实现人机合一。

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伺服电机外骨骼机器人康复器械
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