老年人、残疾人、伤病人需要康复器械克服障碍，辅助生活，新型康复器械与智能科技在应对人口老龄化及更好地服务特殊人群方面起着至关重要的作用。在上海理工大学，有一批年轻学子致力于研发智能、高性能和个性化的康复设备，希望以先进的康复工程技术为老人及功能障碍患者提供能够在家庭使用的轻便产品。
日前，“当代医疗”杯康复工程与辅助技术全球大学生挑战赛在沪举行，上理工学子设计研发的轻型仿生下肢外骨骼机器人I-LEG获得铜奖，这一作品有望帮助胸4椎以下完全脊髓损伤的患者重新站起来。
轻量化设计帮助患者行走
这款下肢外骨骼机器人其实是一款“可穿戴机器人”，包括电脑、电池等组成的“躯干”和电机、金属组成的“双腿”，看上去像一副轻巧的支架。使用者将主机背在背部，通过绑带将双腿和外骨骼对应固定，穿戴完毕就能够依靠它实现行走、站立等动作,甚至可以依靠它在斜坡道路上行走。穿戴者可通过拐杖上方设置的操控按钮控制外骨骼进行行走、站立和坐下的指令。研究生王峰是I-LEG团队成员，他介绍，与同类产品不同，他们的作品只采用髋关节双电机驱动，并在膝关节处采用四杆联动机构来模拟行走过程中膝关节的瞬时转动中心变化。这样的设计不仅能在行走过程中保障安全，同时可以获得更自然的步态。
“我们在设计的时候，只采用了两个电机来控制系统，并且采用较轻的铝合金材料制作外骨骼，使得总重量在15kg左右，减轻使用者的负担。”I-LEG团队队长霍金月介绍道。此外，团队按照中国成年男女身高体重标准设计了可调节的气弹簧机构和杆件，使这款产品适用于身高153-183cm，体重45-75Kg的不同体型的使用者。“为了更加方便使用，接下来我们准备为拐杖安装压力传感器，根据使用者施加到拐杖上的力来判断他的运动意图，然后控制外骨骼做出相应动作，使得使用模式更加便捷、更加人性化。”霍金月说。
人机交互上肢外骨骼机器人
康复技术从实验室走向家庭
上理工学子李新伟等研发的人机交互上肢外骨骼机器人在赛场上也颇受关注。这是一款具有按键控制、语音控制、肌电控制、APP控制功能的“机器手”，可以满足不同程度偏瘫患者的需求，提高患者的康复效果。“病人需要什么，我们设计什么。”李新伟认为使用者的实际需求和感受是设计和研发的初衷，团队进行了大量调研，还带着产品跑医院做临床试用，再不断根据病人反馈进行反复调试。去年，这一作品已经走出实验室——团队与丹阳假肢厂进行合作，将设计变成产品。
康复器械发展最迅猛，据统计，我国康复医疗市场每年保持30%以上的高速增长，上理工在康复机器人、康复电生理康复诊疗设备和远程康复系统等方面获得关键技术突破，其康复企业工程技术研究中心完成科研成果转化近2000万。“未来我们将从‘轻量化’‘细节化’入手，继续完善作品，为病人带来更好的体验。另外，我们计划创业，研发更多符合患者需求的康复产品。”李新伟说。
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