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自动贴合身体一“啪”……下身瘫痪患者站了起来


KAIST团队开发的可穿戴机器人“WalkON Suit F1”
“让下肢瘫痪残障人士实现行走”
Gong Kyungchul教授:“将证明技术上的巨大领先优势”

Kim Seunghwan先生因事故导致下肢瘫痪,无法行走。过去无法站起来把孩子高高抱起的他,如今有了希望。可穿戴机器人成了把他和孩子连接起来的纽带。


下身完全瘫痪的残障人士、研究员 Kim Seunghwan 在24日身着韩国科学技术院开发的可穿戴机器人,在年幼儿子(左)的注视下进行步行演示。 图片由韩联社提供

下身完全瘫痪的残障人士、研究员 Kim Seunghwan 在24日身着韩国科学技术院开发的可穿戴机器人,在年幼儿子(左)的注视下进行步行演示。 图片由韩联社提供

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24日,Kim Seunghwan先生穿上可穿戴机器人“WalkON Suit F1”站起身来,他的孩子在一旁目睹了这一幕。机器人自行走近,并与爸爸的身体精准贴合完成穿戴,Seunghwan先生甚至不需要伸手触碰。接着,他在没有任何帮助的情况下站了起来,围观者爆发出欢呼声。原本只能看到爸爸坐在轮椅上的孩子,也看到了爸爸挺立起身的样子。爸爸穿上机器人,迈步有力地行走。仅仅能走路还不够,爸爸提着袋子,在狭窄的走廊上行走,坐下又站起。这是Seunghwan先生为了与让自己成为“普通爸爸”的机器人一起参加国际大赛而进行的训练。这项赛事是由瑞士苏黎世联邦理工学院主办的“Cybathlon”大赛,目标当然是夺冠。


韩国科学技术院(KAIST,总长 Lee Kwanghyung)机械工程系Gong Kyungchul教授(Angel Robotics董事长)研究团队,24日公开了面向下肢瘫痪残障人士的可穿戴机器人新版本“WalkON Suit F1”。


下半身完全瘫痪的残疾人研究员 Kim Seunghwan 24日正在穿戴韩国科学技术院 KAIST 开发的可穿戴机器人。这款新型穿戴机器人无需从轮椅上下地、也无需他人协助即可直接穿戴,有望证明可穿戴机器人技术的巨大领先优势。[照片=亚洲经济提供]

下半身完全瘫痪的残疾人研究员 Kim Seunghwan 24日正在穿戴韩国科学技术院 KAIST 开发的可穿戴机器人。这款新型穿戴机器人无需从轮椅上下地、也无需他人协助即可直接穿戴,有望证明可穿戴机器人技术的巨大领先优势。[照片=亚洲经济提供]

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这款机器人是Gong教授研究团队为下肢瘫痪残障人士开发、意在开辟可穿戴机器人新纪元的心血之作。无需从轮椅上挪动下来,也无需他人协助,就能直接穿戴的新型可穿戴机器人,被寄予厚望,有望证明在可穿戴机器人技术上的巨大领先优势。


Gong教授表示:“F1这个名字本身,与其说是日常用,不如说是为了在比赛中展现压倒性的实力。”Gong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比赛Cybathlon中,夺得可穿戴机器人项目金牌后,时隔4年将出战第三届Cybathlon大赛。目标自然是再次夺冠。在当天的演示中,WalkON Suit F1也堂堂正正地达成了Cybathlon各项目的基准。


本次推出的机器人主要面向下肢瘫痪程度中最为严重的ASIA-A(完全瘫痪)级别人群。它与通过Gong教授创立的Angel Robotics实现商业化、并可在健康保险报销范围内使用的步行康复机器人Angel Legs M20,在形态和目的上均不相同。以往产品是为了保障脑卒中患者的安全行走,而WalkON Suit F1则重点放在让原本无法行走的人无需他人帮助即可站起来。


在本次机器人开发中,诸如已经实现的步行速度等指标并非关注重点,更重要的是开发出一种不需要别人帮忙穿戴,而是穿戴者可以自己穿上的机器人。


参与机器人研发的KAIST博士Park Jungsoo表示:“其他机器人都集中在实现连续行走,而我们则聚焦于迈出第一步,以及能够自行穿戴。”


WalkON Suit F1为这一根本性问题提出了技术解决方案。为实现无需从轮椅上下来、也无需他人帮助即可直接穿戴,采用了非背后穿戴,而是从正面穿戴的方式。长期以坐姿生活的穿戴者不会因此感到强烈异样感,设计中对此进行了细致考量。为了避免机器人突然穿戴带来的不安感,结构也经过了精心设计。


此外,在穿戴之前,机器人会像类人机器人一样自行走过来,靠近穿戴者。通过应用主动控制重心的功能,即使穿戴者不慎用力不当推到机器人,它也不会倒下,而是保持平衡。能够在类人机器人与可穿戴机器人之间自由切换的WalkON Suit F1外观设计,由KAIST工业设计学科教授Park Hyunjun负责。


不仅能够在直立状态下双手自由活动,还能在无拐杖的情况下行走数步,平衡控制性能得到提升。亚洲经济供图

不仅能够在直立状态下双手自由活动,还能在无拐杖的情况下行走数步,平衡控制性能得到提升。亚洲经济供图

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可穿戴机器人本身的功能也得到大幅提升。在直立状态下,不仅可以双手自由使用,而且在无需拐杖的情况下也能走上几步,其平衡控制性能得到强化。


KAIST研究团队为机器人设计奠定了基础,Angel Robotics则在此基础上加以完善。包括电机、减速器、电机驱动器和主电路在内的机器人核心部件全部实现国产化。电机与减速器模块的输出密度相比研究团队既有技术提升约2倍(以单位重量功率为准),电机驱动器的控制性能相比海外最高水平技术提升约3倍(以频率响应速度为准)。


尤其是在不使用昂贵的上位控制器的情况下,也能够稳定实现高级运动控制算法,为此大幅提升了电机驱动器嵌入式软件技术。除此之外,还搭载了用于障碍物探测的视觉系统和用于应用人工智能的AI板卡等。


Gong教授表示:“WalkON Suit是面向残障人士的可穿戴机器人技术的集大成者”,并称“从WalkON Suit衍生出的众多零部件、控制和模块技术,正在为整个可穿戴机器人产业提出标准”,他同时预计,与海外竞品机器人之间将拉开巨大差距。


近期,Gong教授卸任Angel Robotics首席执行官(Chief Executive Officer)一职,改任首席技术官(Chief Technology Officer)。他解释称:“找到了一位与我志同道合的合适人选来负责经营管理,我则可以专注于技术开发。”


对于作为KAIST教员创业企业的Angel Robotics,其上市初期企业价值在1万亿韩元级别,如今缩减至约三分之一一事,Gong教授表示:“会努力让公司重新成为独角兽企业(市值在1万亿韩元以上)。”他还表示:“关于可穿戴机器人的多种未来形态,我脑海中已经有很多构想。”他充满信心地称,今后不仅会停留在目前的康复支持型可穿戴机器人,还将推出类似“钢铁侠”“蜘蛛侠战衣”等多种形态的可穿戴机器人。Gong教授透露,Cybathlon主办方已向他提出,希望他担任下一届大赛的大会主席,这也意味着他的团队实力在海外同样获得高度认可。


参与研究的团队成员士气也非常高昂。与研究员Kim Seunghwan一起,以队长身份出战Cybathlon大赛的KAIST研究员Park Jungsoo表示:“既然上届比赛我们已经拿到第一名,这一届比赛的目标,与其说是名次竞争,不如说是要展示技术上的巨大领先差距”,并称“今后考虑创业,教授也表示会积极支持”。

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