瑞士Hocoma公司在2001年推出了悬吊式减重外骨骼机器人Lokomat , 但其不能实现对脊髓损伤患者的日常生活行走辅助 , 可用性大大受限 。 人们更期待的还是可在路面上随意自由移动行走、训练操控更为便捷的外骨骼康复机器人 。
外骨骼康复机器人实现了类似于人体下肢骨骼的支撑功能、关节可控屈伸运动功能及类人步态行走控制功能 , 并基于人体行走的自然生物力学特性 , 带动穿戴者在规则地面上模拟健全人步态行走 , 目的在于辅助下肢运动功能障碍患者完成行走功能恢复的治疗型康复训练 , 或替代其失去的功能 , 如坐、站、行走、上下楼梯等日常活动 , 提升患者生活自理能力 。 由于外骨骼康复机器人与穿戴者结合紧密 , 一般具有体积小巧、可实地自由灵活移动行走的特性 , 因此可在室内、走廊及室外平地进行移动式多场景训练 , 使用非常方便 。
走向产业化
2001年 , 以色列理工学院种子基金支持成立了Argo医疗技术公司(后更名为ReWalk Robotics公司) , 进行外骨骼机器人的产业化开发 , 主要用于协助下肢瘫痪的病人实现再次站立行走 。 该公司主要开发了两款产品 , ReWalk Personal主要针对个人用户 , 适合在家庭、工作或社交环境中使用 , 帮助患者站立、行走和爬楼;ReWalk Rehabilitation则针对医疗机构用户 , 主要用于临床康复 。 2012年5月8日 , 英国截瘫患者克莱尔·洛马斯穿戴Rewalk , 以用时17天的成绩完成了伦敦马拉松赛 , 成为世界上第一个使用外骨骼机器人完成马拉松赛的人 。
2004年 , 日本内阁资助筑波大学教授三阶吉行成立Cyberdyne公司 , 以实现其外骨骼机器人HAL的商用化 。 三阶吉行团队2001年推出的外骨骼机器人原型机HAL3仅提供腿部助力行走功能 。 2005年推出的全身型外骨骼机器人HAL5 , 包含有手臂、腿部和躯干 。 HAL最早的应用目标除帮助残疾人外 , 还面向培训医生和物理治疗师 , 以及帮助工人负重等 。 2008年 , Cyberdyne公司将HAL的多领域应用目标改为专注于医疗康复领域 。 HAL是目前全球唯一一个成功基于脑肌电控制的外骨骼机器人 , 具有控制响应更快、可让四肢瘫患者使用的特点 。 2011年 , Cyberdyne公司推出了仅有单侧腿的HAL版本 。
美国加州大学伯克利分校机器人与人类工程实验室在2000年美国国防部高级研究计划局的资助下研发出外骨骼机器人BLEEX 。 2005年 , 研发团队成立了Berkeley ExoWorks公司 , 并推出负重能力达150磅(约68千克)的两款外骨骼机器人ExoHiker和ExoClimber 。 该公司于2007年更名为Berkeley Bionics , 并研发了具有更强负重能力的军用外骨骼机器人HULC 。
【“钢铁侠”走进现实】2010年 , 该公司推出可以让轮椅使用者站立和行走的仿生外骨骼eLEGS 。 2011年 , Berkeley Bionics更名为Ekso Bionics , 同时将eLEGS更名为Ekso , 之后推出了下一代外骨骼机器人Ekso GT 。
军用HULC和医用Ekso并存 , 使Ekso Bionics成为唯一一家提供多种用途外骨骼机器人的公司 。 Ekso具有断电膝盖锁定功能 , 断电的同时髋部电机处于释放状态 , 外骨骼的状态类似于典型的被动支具 , 可防止穿戴者摔倒 。 2010年 , Ekso被美国《时代周刊》评为“2010年度50项最佳创新”之一 。
2011年 , “十二五”国家科技支撑计划、国家自然科学基金、北京市重大科技计划支持北京航空航天大学(以下简称“北航”)研制外骨骼康复机器人 。 2016年 , 北航外骨骼机器人研发团队成立了北京大艾机器人科技有限公司 , 推动其研发成果的产业化 。 大艾的智能外骨骼机器人艾动主要用于截瘫患者的康复训练和助行;艾康在艾动的基础上 , 在后腰部加了一个平衡安全支架 , 主要应用于偏瘫和四肢瘫患者的康复训练 , 也适用于运动员在下肢肌肉拉伤、非关节骨折情况下的体力恢复性、保持性训练 。
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