现实版“钢铁侠”：重新行走并不遥远

 

　　帅梅不止一次听到，有人称呼她为“钢铁侠”。

 

　　现实版的“钢铁侠”，或许并不像漫画和电影里那样拥有惊人的力量，但对于截瘫、偏瘫、脑瘫患者来说，帅梅和她的研究团队，没准比超级英雄更“超级英雄”。他们研制的设备，能在一定程度上帮助那些下肢运动功能障碍人士重新站起来。

 

　　帅梅是北京航空航天大学生物医学工程高精尖中心博士生导师、研究员，也是北航外骨骼实验室的主任。她与团队一同研发的我国第一个外骨骼机器人，是科技部“十二五”支撑计划、国家自然科学基金、北京市重大科技计划的成果转化项目。

 

　　作为我国康复机器人持续原创研发者，这个团队研发的外骨骼机器人，被选为2022年北京冬季残奥会火炬传递及火炬汇集代表，在全世界面前展示了中国科技给残障人士生活带来的改变。

 

　　帅梅对中青报·中青网记者说，未来的机械外骨骼，也许还会造福更多的人，发挥更重要的作用。

 

　　“一套机器人，装着数百个传感器”

 

　　位于北京经济技术开发区经海三路139号的阳光大艾肢体残疾人士康复中心，看起来并不像研究基地或工厂，而更像是一个疗养院。

 

　　3月22日，春分刚过，仍感料峭。几位不良于行的患者，“嵌”在大大小小款式不同的外骨骼康复训练机器人当中，装有传感器的机械腿绑缚使用者的下肢，他们在工作人员的帮助下，一步一步，向前行走。

 

　　他们是来这里做康复训练的，需要在训练场地不间断地行走，达到“复健”目的。

 

　　“这一套机器人，装着数百个传感器。”帅梅说。

 

　　她穿行在训练场地，眼前的使用者，有因为训练意外而失去胸以下部位所有知觉的运动员，也有无法控制好下肢、走路步态“不正规”的脑瘫儿童。

 

　　帅梅跟每个使用者打招呼，询问他们这一次的康复体验。这位机器人领域的工学教授，眼下看起来，倒更像是一位医生。

 

　　“我们确实还需要再学很多医学的东西，幸好我们很快就了解了相关领域需要的医学知识，还得到了北京积水潭医院、国家康复辅具研究中心等单位医学专家的帮助指点。”帅梅说。

 

　　她从2003年开始机器人领域的相关研究。

 

　　比起“写论文”，她对亲自动手、“做一些对人类有益的产品”更感兴趣。她最早研制的，是一个行走在崎岖不平路面的仿人机器人。他们把障碍物撒到地上去，各种大小，不同高低，凹凸不平，机器人在上面自行判断复杂情况完成行走。用帅梅的话说，要是机器人判断不了复杂路面，它的实用性“基本上就没有了”。

 

　　2006年之后，帅梅先是任职于北京航空航天大学自动化学院，目前是北航生物与医学工程学院的研究员。

 

　　“中国是人口大国，老龄化问题比较突出，对于健康的需求越来越大，所以我们想在这方面发力。”她和团队开始关注到了健康领域。

 

　　自此，帅梅一头扎进了对外骨骼机器人的研究当中。她的一位研究仿人机器人的博士研究生总跟她念叨，说“老师，咱们要是早就研究外骨骼机器人就好了”，帅梅笑着回忆，那位学生“反复念叨了几十遍”。

 

　　他们都觉得，外骨骼机器人是一个马上就能为民众带来福利的产品，比起之前的崎岖不平路面机器人，“对社会的贡献会更大一点”。

 

　　不过帅梅也觉得，早期的研究还是有意义的，毕竟要是没有前期研究的基础，后续的研究就等于是从头开始，会更加艰难。

 

　　帅梅说，研发团队目前拥有5个系列9款不同的外骨骼机器人产品，训练超百万人次。

 

　　“他走的汗都出来了，我也看的汗都出来了”

 

　　研究团队的攻坚过程历时10余年，至今仍在做进一步研发。实验室里，时不时会有凌晨3点测试的场面。

 

　　“搞科研就是这样，到了关键时刻，是停不下来的，就必须得往前走。”帅梅开玩笑地提到，积水潭医院的一位主任，经常被她半夜的电话吵醒。

 

　　作为工科人，帅梅见过无数的同行，他们身上都有个共同的特点，就是“看着傻乎乎的”。

 

　　“走到你跟前突然一翻眼睛，看你一眼，然后自己就走过去了，不跟你打招呼，因为他根本就没看见人，这是工科人在思考问题。”她笑着说。

 

　　她自己也经常处于这个状态，在这种状态下攻克了无数个技术难关。每当解决掉一个卡住团队的技术问题，他们都“特别有成就感”。

 

　　截至目前，团队拿到了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，在国际上，获得过英国皇室“龙门创将”全球创新创业大赛中国冠军、全球亚军。

 

　　据帅梅回忆，北美康复工程与辅助器具协会主席有一年来中国参加展会，在他们的展台上站了一个多小时。

 

　　美国医学科学院外籍院士、中国康复医学领头人励建安教授有过这样一个评价：对于失去站立或行走功能、或行走功能减弱的截瘫、偏瘫、脑瘫、老年人等，外骨骼机器人具有过去无法实现的效果。

 

　　“还可以帮助使用者重塑行走的蹲伏步态。”帅梅提到一位脑瘫人士，那是一个被称为小安琪的女孩。

 

　　在穿戴外骨骼机器人进行几天康复训练之后，小安琪专门走到一位研究人员的面前，对她说，“姐姐，我这15年活得不如这5天”。

 

　　研究人员一把抱住了小安琪，心里特别感动。

 

　　“孩子的大脑还在发育中，还有机会去改善。”帅梅感慨。在最初的设计中，她“还真没想过可以适用于脑瘫孩子”。

 

　　她还记得，第一位使用她研发的外骨骼机器人的，是一位脊髓损伤者。在穿上外骨骼设备之前，对方已经14年无法行走了。通过医院的介绍，这位患者被送到了帅梅面前。

 

　　四五个小时过去，研究团队试着让这位患者穿上外骨骼设备，迈出第一步。

 

　　那是在北航的一间实验室里，不到十米的距离，这位患者终于挪动了十几年没有抬起的双腿，在可穿戴设备的帮助下，一步一步，走完了这段路。

 

　　“历史性的一步啊！”帅梅翻出当年用手机录制的视频，一边看一边感慨，“他走的汗都出来了，我也看的汗都出来了。”

 

　　“把成本降下来，才能帮助更多的人”

 

　　帅梅走到电梯口，遇到一位家长，家长推着轮椅上的孩子正要离开。

 

　　“今天怎么样？”帅梅迅速跟对方讨论了起来，那位父亲随口提到，孩子在训练过程中“睡着了”。

 

　　等帅梅回到休息区，转身叫住帮那位孩子训练的工作人员，她叮嘱道，“下回不能让他睡着了”。

 

　　十几平方米的休息区，几个年轻人或站或立，其中一位20岁出头的年轻人，已经能脱离外骨骼机器人直接行走了。用帅梅的话说，原先“这孩子像纸片人一般，可瘦了”，如今胳膊上腿上有肉了，整个人都“变帅了”。

 

　　作为研发者，帅梅见证过许多患者，在外骨骼机器人的帮助下一步步走向康复。

 

　　这其中，有的使用者因为不能动，患有骨质疏松，身体状况非常差，甚至出现肌肉萎缩，相比于正常人甚至老年人都差很多。

 

　　中枢神经损伤的治疗，在医学上一直是难题。在外骨骼机器人的帮助下，穿戴使用者通过训练，用设定的仿生行走步态，在真实地面行走。这能够促进运动功能恢复，调动穿戴使用者全身的关节肌肉运动，增强肌力、躯干控制能力、平衡和协调运动能力，同时也能增进神经系统的协调性。

 

　　在北京冬残奥会火炬接力火种汇集仪式现场，一个名叫邵海朋的人格外显眼。他曾因高空坠落导致截瘫，双下肢失去行走功能。如今，银色和红色的智能装置支撑着他迈开双腿，实现了传递火炬的梦想。

 

　　邵海朋还参加过“科技助残”穿越“一带一路”机器人行走马拉松公益挑战赛，穿戴着外骨骼机器，历时9天，走完42.195公里的全程马拉松，创造了该项目的世界纪录。

 

　　来自湖南的90后女孩杨淑亭因车祸高位截瘫，作为冬残奥火炬手出现在冬残奥会火炬传递过程中。在这之前，她用5个月进行了适配训练，学习掌握下肢助力外骨骼设备。

 

　　据帅梅介绍，冬残奥会上出现的其中一款，是最新的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，能自动感知穿戴者的主观行动意愿，辅助其“随心而动”，实现快走、慢走任意切换，甚至还能上下楼梯、上下坡。

 

　　这一外骨骼机器人，主要用于行走能力有一定障碍但并未完全丧失行走能力的残疾人，可以增强使用者肌肉的剩余力量，帮助身体恢复机能。帅梅也提到，针对完全失去行走能力的残疾人，团队开发出了被动式的智能外骨骼机器人。

 

　　降低成本是这个团队的下一步研究方向之一。帅梅曾得到过机会，向政府领导介绍外骨骼机器人，在听完功能和效果的介绍之后，领导迅速问了一个重要问题：“多少钱？”

 

　　“还是需要把成本降下来，才能帮助更多的人。”帅梅说。