现实版“钢铁侠”:重新行走并不遥远
现实生活中的“钢铁侠”,或许并不像漫画和电影所描绘的那样拥有超凡的力量,但在截瘫、偏瘫、脑瘫患者的生活中,帅梅和她的研究团队无疑是超级英雄般的存在。他们所研制的设备,赋予了下肢运动功能障碍人士重新站立行走的希望。他们不仅仅是北京航空航天大学生物医学工程高精尖中心的博士、研究员和北航外骨骼实验室的主任,更是我国康复机器人技术的持续创新者。帅梅团队研发的外骨骼机器人,是我国在这一领域的原创成果,被选为2022年北京冬季残奥会火炬传递及火炬汇集的代表,向世界展示了科技为残障人士生活带来的变革。
提到帅梅,人们总会想到那位被称赞为“钢铁侠”的女性。她对于研发的投入和热情,如同钢铁般坚韧。在她位于北京经济技术开发区的康复中心的现场,我们可以看到,外骨骼康复训练机器人与不良于行的患者紧密结合,机械腿上的传感器绑缚在他们的下肢上。在工作人员的协助下,他们正在克服困难,一步一步向前行走。这里是一个充满希望和复健的地方,帅梅团队通过先进的科技手段,让这些患者得以在训练中不断进步。
“一套机器人装备了数百个传感器”,帅梅这样描述她的研究成果。这不仅是一种技术的展现,更是对未来机械外骨骼发展的无限期待。在帅梅和她的团队的努力下,未来的机械外骨骼或许将会为更多人带来福音,发挥更加重要的作用。走进训练场,遇见帅梅——工学教授的健康守护者
穿梭在繁忙的训练场地,帅梅的视线里,有着各式各样的挑战者。其中有因训练意外而失去胸以下部位所有知觉的运动员,也有无法自如控制下肢、步态略显“不正规”的脑瘫儿童。这位机器人领域的工学教授,此刻更像一位倾听者,亲切地向每位使用者打招呼,仔细询问他们这一次的康复体验。
她的名字是帅梅,自2003年起便投身于机器人领域的研究。与其说她在学术领域游刃有余,不如说她更偏爱实践,“做一些对人类有益的产品”总能让她充满激情。她曾致力于研制一种能在崎岖不平的路面上行走的仿人机器人,即使在充满障碍的环境中,机器人也能自主判断并完成行走任务。在帅梅看来,如果机器人在复杂路面都无法判断行走,其实用性便大打折扣。
自2006年起,帅梅先后在北京航空航天大学自动化学院及现今的生物与医学工程学院担任研究员。随着中国的老龄化问题日益突出,健康领域的需求逐渐增大。帅梅及其团队意识到这一点,开始将关注的焦点转向健康领域。他们深知中国的人口众多,老龄化问题尤为严峻,对健康的需求日益增长,因此决心在这一领域发挥更大的作用。
帅梅深知早期研究的重要性。她认为,没有前期研究的积累,后续的工作将会难上加难。欣慰的是,她的研发团队经过十多年的艰苦攻坚,已经取得了显著的成果。目前,团队共推出了五个系列、九款不同的外骨骼机器人产品,并已经进行了超过百万次的人员训练。
说起研发过程中的艰辛,帅梅感慨万分。有时,实验室的测试会持续到凌晨三点。她笑着说,有一位积水潭医院的主任,经常被她在半夜的电话叫醒。这就是科研人员的日常,到了关键时刻,他们会全力以赴,停不下来。
帅梅在工科领域摸爬滚打多年,她发现同行们身上有一个共同的特点:思考问题时的专注。他们有时会显得“傻乎乎的”,在思考问题时甚至看不到身边的人。帅梅自己也经常进入这种状态,在这种状态下攻克了无数个技术难关。每当解决掉一个难题,他们都感到“特别有成就感”。
这个团队的成就令人瞩目。他们不仅获得了2021年中国产学研合作创新与促进奖产学研创新成果一等奖,还在国际舞台上大放异彩,荣获英国皇室“龙门创将”全球创新创业大赛的中国冠军和全球亚军。
回忆起一次经历,帅梅仍然激动不已。北美康复工程与辅助器具协会主席曾来到他们的展会,在他的展台上驻足了一个多小时。他们的努力和成果得到了行业内顶尖人士的认可,这对整个团队来说是一种巨大的鼓舞。励建安教授,美国医学科学院外籍院士、中国康复医学领域的领军人物,曾作出如下评价:对于失去站立或行走功能,或者行走功能减弱的截瘫、偏瘫、脑瘫患者以及老年人来说,外骨骼机器人实现了过去无法达成的奇迹。
帅梅提到了一位特殊的人物,小安琪,一个脑瘫女孩。外骨骼机器人不仅帮助她重塑行走的蹲伏步态。在穿戴外骨骼机器人进行几天康复训练后,小安琪曾走向一位研究人员,眼里充满感慨:“姐姐,我这15年活得不如这5天”。研究人员紧紧抱住她,心中充满感动。
帅梅表示,她最初并未想到这一技术能应用到脑瘫孩子身上。“孩子的大脑还在发育中,仍有机会改善。”她回忆,首位使用她研发的外骨骼机器人的是一位脊髓损伤者,此前已长达14年无法行走。经过医院的推荐,这位患者找到了帅梅。
赋予生命新步伐——帅梅与外骨骼机器人的康复奇迹
帅梅匆匆走向电梯口,一位家长推着轮椅上的孩子正准备离去。她的目光落在孩子身上,关切地问:“今天训练得如何?”家长随口提到孩子在训练中“睡着了”。帅梅的眉头微皱,她深知这对于康复是多么重要的一环,立刻嘱咐工作人员下次要注意避免这种情况。
在休息区,十几平方米的空间里,年轻人或站或立,其中一位20出头的年轻人已经能够脱离外骨骼机器人行走。看着这位年轻人的变化,帅梅眼中闪烁着欣慰的光芒。曾经的他“像纸片人一样瘦弱”,如今却有了健康的体态和精神面貌。身为研发者的帅梅,见证了众多患者在外骨骼机器人的帮助下走向康复的奇迹。
这些患者中有的是因为中枢神经损伤而行动不便,有的是身体状况极差甚至肌肉萎缩。外骨骼机器人仿佛为他们带来了生命的曙光,通过穿戴和训练,他们能以设定的仿生行走步态在真实地面行走。这不仅促进了运动功能的恢复,还增强了肌力、躯干控制能力、平衡和协调运动能力,甚至让神经系统焕发新生。
北京冬残奥会火炬接力火种汇集仪式上,一个特别的身影引人注目——邵海朋。他曾因高空坠落导致截瘫,双下肢失去行走功能。但现在,银色和红色的智能装置让他重新迈开了双腿,实现了传递火炬的梦想。这一梦想的实现不仅是个人的胜利,更是外骨骼机器人技术在康复领域的辉煌证明。
邵海朋不仅参加了“科技助残”穿越“一带一路”机器人行走马拉松公益挑战赛,还创造了穿戴着外骨骼机器人完成全程马拉松的世界纪录。他的每一步都凝聚了无数研发者和使用者的汗水与努力,也证明了外骨骼机器人在康复治疗中的巨大潜力。帅梅和她的团队不仅将技术带给了这些患者,更将希望与新生带给了他们。正如帅梅所言:“只有把成本降下来,才能让更多的患者受益。”他们的努力与执着,正让这一愿景变为现实。湖南的90后女孩杨淑亭,虽因车祸遭遇高位截瘫,但她身残志坚,作为冬残奥火炬手参与了冬残奥会火炬传递。在这之前,她历经五个月的适配训练,掌握了运用下肢助力外骨骼设备的技能。
据专家帅梅介绍,亮相冬残奥会的一款最新人工智能外骨骼机器人,基于传感网络和人工智能控制算法,能够自动感知穿戴者的行动意愿,辅助其轻松行走,实现快慢走甚至上下楼梯、上下坡的自如切换。这一外骨骼机器人主要针对那些行走能力有一定障碍但并未完全丧失的残疾人,能够增强他们肌肉的剩余力量,助力身体恢复机能。
对于完全失去行走能力的残疾人,团队也推出了被动式的智能外骨骼机器人。帅梅曾有机会向领导展示这些外骨骼机器人的功能与效果,领导在了解之后迅速提出了价格问题:“多少钱?”降低成本是该团队的下一步研究方向,因为只有降低成本,才能让更多的残疾人受益。帅梅坚定地说:“还是需要把成本降下来,才能帮助更多的人。”这一团队的努力与探索,为残疾人带来了无限的希望与可能。