■记者 姜泓

　　下肢外骨骼康复机器人，模样像一个简化版的“钢铁侠”，只需几个手势、语音、甚至是一个想法，它便能用自己的“读心术”预知患者的需要，提供行走助力。赋予它“生命”的，是一群西安交大机械专业的研究生。他们的创新项目，突破了以往下肢功能障碍患者被动配合机器人的局限，实现了机器人感知患者意图、进行协调配合的目标。不久前，何胜利和他的研发团队带领着“钢铁侠”，拿下了西安交大机器人创意设计大赛一等奖。

　　从零开始

　　让好点子落地生根

　　随着我国老龄化社会趋势的加剧，以及各种引起肢体功能丧失的突发性事故频频发生，下肢功能障碍患者日益增多。何胜利调研发现，市场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？”

　　何胜利查找了大量国内外相关资料，发现外骨骼机器人研发应用在国内仍有许多空白，于是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。

　　他们设计的康复机器人，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，兼具了架构简洁、穿戴简便、助行模式因地制宜等优点。

　　针对目前外骨骼可穿戴机器人存在的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，在大数据的支持下，患者可以从中选择一种最符合自己行走习惯的步态模式。这种创新更加尊重患者的需求，使机器人来服务患者，而不是患者去配合机器人。

　　他们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。另外，他们也注重外骨骼护具制作的个人适配性，升级之后的“钢铁侠”成为患者能自由行走的“双腿”。与同类机器人相比，何胜利团队的产品穿戴更轻便，操作更简单，更加“通人性”。

　　齐心协力

　　在智能医疗领域走得更远

　　研发过程中，何胜利和小伙伴们攻克了一个又一个技术难关。研发伊始，如何准确进行步态测量、收集数据便成了摆在他们面前的一道难题。由于实验室缺少相关器材，何胜利和师弟们考虑用陀螺仪传感器作替代品进行测量，但是陀螺仪无法稳定固定在人的下肢，收集到的步态数据误差较大，无法作为参考。恰好学校有一台三维步态分析仪，成功解决了外骨骼步态测量的问题。

　　一年多的研发过程中，不仅是机器人在不断调试，团队成员之间也在不断磨合。实验中，大家常常因为不同的想法和方案展开激烈争论。限位装置是保障机器人安全运行的保险栓，针对限位装置设计，大家提出了四五种各具优势的设计方案，各方观点争论不下，在进行了多次试验、请教导师之后，他们找到了打孔插销式方法，兼顾了精度高、造价低的优点。争论往往是创新的源头，也成为实验室的日常乐趣。

　　“我们的机器人还存在很大的提升空间。”何胜利告诉记者，交大的脑电技术走在全国前列，团队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，真正实现人机合一。下一步，何胜利与他的队员们准备继续创立步态大数据分析平台，使每个用户都能在平台上找到最合适的定制化步态模式。他们希望在智能医疗领域走得更远，希望未来截瘫、偏瘫等行走不便的患者在机器人的帮助下像正常人一样自由行走。