会自行行走的机器人，让下肢残疾人重新站起来
KAIST研究团队发布下身完全瘫痪残障人士用“WalkON F1”可穿戴机器人
挑战夺冠Cybathlon 2024
教授兼AngelRobotics董事长 Gong Gyeongtaek：“为残障人士打造的可穿戴机器人技术集大成之作”
韩国科学技术院（KAIST·校长 Lee Gwanghyeong）机械工程系 Kong Kyungchul 教授（Angel Robotics 董事长）研究团队于24日公开了为下身瘫痪残障人士打造的新一代可穿戴机器人“WalkON Suit F1”。
这款机器人是 Kong 教授团队为开创下身瘫痪残障人士用可穿戴机器人新纪元而倾力研发的代表作。使用者无需从轮椅上下来，也无需他人协助，就能直接穿戴这款新型穿戴式机器人，有望证明其在可穿戴机器人技术上的“超越式差距”。
Kong 教授表示：“F1 这个名字本身，与其说是日常用，不如说是寓意在竞赛中展现压倒性的实力。”Kong 教授团队在2020年由苏黎世联邦理工学院主办的残障人士机器人大赛 Cybathlon 中，获得可穿戴机器人项目金牌，此次将在时隔4年举行的第3届 Cybathlon 中再次出战，目标自然是夺冠。当日演示中，WalkON Suit F1 也堂堂正正地达到了 Cybathlon 各项目的标准。
本次发布的机器人以下身瘫痪中病情最为严重的 ASIA-A（完全瘫痪）等级患者为对象。通过 Angel Robotics 实现商业化并可适用医保、用于步行康复的机器人 Angel Legs M20，在形态与目的上与本产品不同。以往产品主要是为了帮助脑卒中患者安全行走，而 WalkON Suit F1 则聚焦于让无法行走的人能够在无他人帮助的情况下自行站起。
此前已经实现的步行速度等指标，并非此次研发的关注重点。关键在于开发出一款无需他人替穿、佩戴者可以自行穿上的机器人。
参与机器人开发的 KAIST 博士 Park Jeongsu 表示：“其他机器人都集中在连续步行上，而我们则把重点放在迈出第一步，以及能否由本人独立穿戴上。”
左侧为Kaist教授 Gong Kyungtaek，中间为身着Walkon Suit F1的研究员 Kim Seunghwan，右侧为研究员 Park Jeongsoo，他们正在回答记者提问。照片由Kaist提供。
View original imageWalkON Suit F1 为这一根本性问题提出了技术解决方案。为实现佩戴者无需从轮椅上下地、也无需他人帮助即可直接穿戴，采用了前置穿戴方式，而非传统的后置穿戴方式。
此外，在穿戴之前，机器人还能像类人机器人一样自行行走，主动走向佩戴者。通过应用主动控制重心的功能，即便佩戴者推错方向，机器人也不会倒下，仍能保持平衡。穿梭于类人机器人与可穿戴机器人之间的 WalkON Suit F1 外观设计由 KAIST 工业设计学系教授 Park Hyunjun 负责。
可穿戴机器人本身的功能也大幅提升。不仅在直立状态下可以双手完全自由使用，而且在无需拐杖的情况下，能迈出数步行走，其平衡控制性能得到显著增强。
通过与 Angel Robotics 的紧密合作，机器人核心部件如电机、减速器、电机驱动器以及主电路等全部实现国产化。电机与减速器模块的输出密度较该研究团队既有技术提升约2倍（按单位重量功率计算），电机驱动器的控制性能较海外顶尖技术提升约3倍（按频率响应速度计算）。
尤其是在不使用昂贵的上位控制器的情况下，也能稳定实现高级运动控制算法，这得益于电机驱动器嵌入式软件技术的显著提升。除此之外，还搭载了用于障碍物探测的视觉系统，以及用于应用人工智能的 AI 板卡等。
Kong 教授表示：“WalkON Suit 是面向残障人士的可穿戴机器人技术的结晶”，“从 WalkON Suit 中衍生出的众多零部件、控制与模块技术，正在为整个可穿戴机器人产业提出标准。”
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