老年人、殘疾人、傷病人需要康復器械克服障礙，輔助生活，新型康復器械與智能科技在應對人口老齡化及更好地服務特殊人群方面起著至關重要的作用。在上海理工大學，有一批年輕學子致力於研發智能、高性能和個性化的康復設備，希望以先進的康復工程技術為老人及功能障礙患者提供能夠在家庭使用的輕便產品。
日前，“當代醫療”杯康復工程與輔助技術全球大學生挑戰賽在滬舉行，上理工學子設計研發的輕型仿生下肢外骨骼機器人I-LEG獲得銅獎，這一作品有望幫助胸4椎以下完全脊髓損傷的患者重新站起來。
輕量化設計幫助患者行走
這款下肢外骨骼機器人其實是一款“可穿戴機器人”，包括電腦、電池等組成的“軀幹”和電機、金屬組成的“雙腿”，看上去像一副輕巧的支架。使用者將主機背在背部，通過綁帶將雙腿和外骨骼對應固定，穿戴完畢就能夠依靠它實現行走、站立等動作,甚至可以依靠它在斜坡道路上行走。穿戴者可通過柺杖上方設置的操控按鈕控制外骨骼進行行走、站立和坐下的指令。研究生王峰是I-LEG團隊成員，他介紹，與同類產品不同，他們的作品只採用髖關節雙電機驅動，並在膝關節處採用四杆聯動機構來模擬行走過程中膝關節的瞬時轉動中心變化。這樣的設計不僅能在行走過程中保障安全，同時可以獲得更自然的步態。
“我們在設計的時候，只採用了兩個電機來控制系統，並且採用較輕的鋁合金材料製作外骨骼，使得總重量在15kg左右，減輕使用者的負擔。”I-LEG團隊隊長霍金月介紹道。此外，團隊按照中國成年男女身高體重標準設計了可調節的氣彈簧機構和杆件，使這款產品適用於身高153-183cm，體重45-75Kg的不同體型的使用者。“為了更加方便使用，接下來我們準備為柺杖安裝壓力傳感器，根據使用者施加到柺杖上的力來判斷他的運動意圖，然後控制外骨骼做出相應動作，使得使用模式更加便捷、更加人性化。”霍金月說。
人機交互上肢外骨骼機器人
康復技術從實驗室走向家庭
上理工學子李新偉等研發的人機交互上肢外骨骼機器人在賽場上也頗受關注。這是一款具有按鍵控制、語音控制、肌電控制、APP控制功能的“機器手”，可以滿足不同程度偏癱患者的需求，提高患者的康復效果。“病人需要什麼，我們設計什麼。”李新偉認為使用者的實際需求和感受是設計和研發的初衷，團隊進行了大量調研，還帶著產品跑醫院做臨床試用，再不斷根據病人反饋進行反覆調試。去年，這一作品已經走出實驗室——團隊與丹陽假肢廠進行合作，將設計變成產品。
康復器械發展最迅猛，據統計，我國康復醫療市場每年保持30%以上的高速增長，上理工在康復機器人、康復電生理康復診療設備和遠程康復系統等方面獲得關鍵技術突破，其康復企業工程技術研究中心完成科研成果轉化近2000萬。“未來我們將從‘輕量化’‘細節化’入手，繼續完善作品，為病人帶來更好的體驗。另外，我們計劃創業，研發更多符合患者需求的康復產品。”李新偉說。
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