從2016年成立至今,圍繞基于柔性驅動器的機器人交互技術,邁步機器人研發了一系列康複外骨骼機器人。未來,邁步機器人想要做的是利用機器人、物聯網、大數據、AI等技術提升康複醫療的效率和效果,打造出一套智能康複體系,幫助更多的患者重新擁有行走的自由。
說起外骨骼機器人,與之相關聯的詞彙大多是炫酷、神秘,它可以讓托尼·斯塔克變身鋼鐵俠,維護世界和平。雖然,從技術的角度看,當前的外骨骼機器人距離成爲“拯救世界”的裝備還有很長的路要走,但隨著科技智能化的發展與進步,具備助殘行走、康複治療功能的可穿戴外骨骼機器人逐漸成爲剛需,作爲康複機器人的主力軍,幫助那些失去行走能力的人,重新獲得站立甚至行走的自由。
據統計,2019年我國服務機器人市場規模約爲153億元,其中醫療機器人爲43.2億元。從市場結構來看,相較于手術機器人、輔助機器人、醫療服務機器人,康複機器人占比最高,達到47%。康複機器人的春天似乎將要到來,而早在幾年前,邁步機器人就已經進入賽道,開始布局。
專注康複外骨骼機器人
邁步機器人(Mile Bot)的定位是一家專注于康複外骨骼機器人及人機交互技術的公司,意圖利用機器人、物聯網、大數據、AI等技術提升康複醫療的效率和效果,打造出一套智能康複體系。
爲什麽選擇做外骨骼機器人?
邁步機器人聯合創始人兼COO胡峰
對于這個問題,邁步機器人聯合創始人兼COO胡峰回答說,這是市場和技術的雙向選擇。
市場。時間回到2016年,那時,美國、日本、以色列等國已有不少比較成熟的醫用外骨骼機器人,但價格高昂。在國內,由于技術門檻較高,市場上康複外骨骼機器人産品稀缺,一片空白。不管是在醫院還是康複機構,幾乎都不能提供相對成熟的智能化設備來幫助下肢受損患者進行康複訓練。基于此,胡峰認爲,這將是一個很大的市場。
技術。邁步機器人的創始人有三位,分別是CEO陳功、CTO葉晶,以及COO胡峰。陳功畢業于上海交通大學,之後赴新加坡國立大學攻讀生物醫學工程博士學位,主要專攻康複外骨骼機器人系統、人-機交互控制、柔性驅動器、腦控下肢外骨骼機器人等方向。葉晶畢業于日本早稻田大學,師從日本仿人機器人之父加藤一郎,研究方向也一直與外骨骼機器人相關。胡峰曾擔任優必選機器人公司南方區域經理,對機器人産品具有深刻的認知與了解。專業的外骨骼機器人領域技術積累,使他們在技術方面有絕對的信心。
基于市場的需求和在技術上的優勢,三位創始人一拍即合,決定成立一家專門研發康複外骨骼機器人的公司——邁步機器人。
2017年11月,在公司成立一年兩個月後,邁步機器人發布了首款用于輔助腦卒中患者步態康複訓練的新型可穿戴式下肢外骨骼機器人——BEAR-H1。
下肢康複外骨骼機器人——BEAR-H1
BEAR-H1是全球首款采用了柔性驅動器作爲動力輸出的外骨骼機器人。這也是邁步機器人的核心優勢産品。
一般來說,傳統工業機械臂采用的都是剛性驅動的方式,但是由于其本身鋼度高、慣性大,做力控制時存在一定的難度,需要用複雜的算法保證穩定性,而且由于系統的帶寬也比較小,導致訓練的速度會比較慢,但BEAR H1采用了柔性驅動器作爲輸出,這樣在力控制的時候,穩定性和精度會變得非常高,特別適合于在人機交互的場景裏面使用。
此外,相較于傳統的外骨骼,BEAR-H1擁有帶動力的6關節(雙側髋、膝、踝)和髋部旋轉輔助關節,可實現自然步態。並且其外骨骼尺寸可以進行調整,配備了步態監測評估系統,理療師或家人可通過觸摸屏實時監察病人的運動數據。
三大價值改變傳統康複模式
具體來說,在使用過程中,康複外骨骼機器人的主要原理是通過足底壓力傳感器、關節角度傳感器、陀螺儀等多個傳感器,感知並判斷患者的運動意圖,然後根據意圖下達助力指令,精准及時地提供補償力差和力反饋。在每一個環節中都需要機械設計、人體工程學、力度控制算法等技術作爲底層技術支撐。
雖然從外表看,它只是一個可穿戴的外骨骼機器人,但包含著複雜的技術,在患者的康複治療過程中發揮著重要價值。
在胡峰看來,這個價值主要體現在三個方面。
第一,減少醫院端的人力操作。在傳統方法中,做肢體運動康複時,往往需要兩到三名治療師。因爲患者無法站立,需要一名人員把他抱住,其他人員給他做一些拉伸運動等,這種方式的勞動強度和人力的投入非常巨大。但在使用了外骨骼機器人後,最多只需要一名治療師就可以對其進行操作,不再需要人力對患者進行高強度的拉伸運動。因爲當患者穿戴好之後,它就可以自行幫助患者站立起來,繼而進行相應的治療。“這就是第一個價值,我們可以幫助減少醫院端的人力操作。”胡峰說道。
第二,自適應式的精准治療。患者在穿戴外骨骼機器人的過程中,由于機器本身帶有一定的智能化技術,它知道患者在什麽階段需要多大的力度,可以根據患者的實際情況和需求定制合適的步態,給出精准的力度,進行更好的人機交互和步態訓練。因此,在患者康複的過程中,穿戴外骨骼機器人的帶來的效果更好。“我們産品經過臨床試驗表明,機器的有效性要比傳統的康複手段更具有效果。”
第三,客觀有效的效果評估。在傳統的康複治療過程中,醫生會不定期地針對患者的治療情況進行評估,但這個結果往往帶有醫生的主觀成分,不一定准確。而當患者使用外骨骼機器人進行康複治療時,可以根據機器學習産生的患者數據中,對患者的情況進行客觀打分,代替醫生進行實時的訓練指導,提升訓練效果。
形成完整智能康複閉環
目前,圍繞其核心技術——基于柔性驅動器的機器人交互技術,邁步機器人已經研發了下肢康複外骨骼機器人BEAR-H1、下肢助行外骨骼機器人BEAR-A1、手部康複外骨骼機器人、助行機器人MAX-1、TMS導航機器人、跑台機器人Moonwalker、腰部外骨骼PB-1等一系列醫療康複機器人産品,力求通過精確穩定的力控制幫助患者進行人機協作的主動訓練模式,提升康複訓練效果。
下肢助行外骨骼機器人BEAR-A1利用仿生學、人體工學、機器人技術,主要用于爲脊髓損傷、脊髓炎等疾病而導致的下肢癱瘓患者提供康複訓練。
下肢助行外骨骼機器人BEAR-A1
手部康複外骨骼機器人可以帶動手指完成兩種康複運動——雙向彎曲運動和內收外展運動。它可以適應不同患者的手指尺寸,調節外骨骼手的長度,且長時間佩戴也不會使患者産生疲勞感。此外,手部康複外骨骼機器人能實時反饋手指關節的角度、力信息,從而實現指關節的精確控制,使得創傷手指恢複運動更加安全有效,並對手指的臨床康複效果進行評價。
手部康複外骨骼機器人
助行機器人MAX-1適用于腦卒中患者進行日常康複訓練,可有效改善患者步態;適用于可以獨自站立並想增強步行能力、提高行走速度的人群,可用于日常生活場景下的出行活動;適用于輔助髋關節力量不足的人群行走,改善健康狀況、提高生活質量。
助行機器人MAX-1
TMS導航機器人是一套由脈沖磁場刺激儀(TMS)、3D紅外攝像頭(NDI)、3D紅外反射球、計算機等組成的神經導航系統。精確定位線圈在治療時對應大腦腦區位置,結合全自動機械臂全程追蹤線圈位置,保證線圈不會隨著患者的頭部移動而偏離線圈刺激靶點,確保治療有效性。
TMS導航機器人
腰部助力外骨骼機器人PB-1,可用于爲人體提供助力,延長身體耐力,突破身體極限,適用于建築施工、工廠移物、物流搬運、搶險抗災等場景中。
腰部助力外骨骼機器人PB-1
伴隨著人口老齡化的持續演變,“十四五”期間,我國老年人口將達到3億人,這將進一步加劇醫護人員供給不足的問題,高質量醫療服務需求更加迫切。國內市場對于微創化、快速化、精准化的手術要求,便攜化、輕量級的康複産品要求,以及對于醫護人員體力和重複性工作的解放需求都將進一步增加。面對迫切增長的市場需求,以及廣闊的進口替代空間,未來,中國市場必將成爲全球醫療機器人領域競爭的主戰場。
在胡峰看來,未來,醫療康複機器人一定會朝著一個更加智能化的方向發展。一方面,在語音交互、人機交互、精准度、安全性等方面一定要達到非常高的水平才可以。另一方面,“萬物互聯”。“所有的醫療機器人或所有的機器人一定會朝著大數據、數據共享、相互連通的智慧化方向發展,所有這一類機器人甚至包括服務機器人和醫療機器人之間也會相互連接,以至于所有數據可以在終端客戶那裏産生共享。”胡峰解釋道,當發展到這種程度的時候,醫生就可以隨時隨地知道患者在家裏進行康複訓練情況,更好地指導患者進行康複治療。
“人與機器,機器與機器之間大數據的萬物互聯是未來的趨勢。”胡峰表示,當前邁步機器人所研發的還只是一些單獨的機器人硬件,但未來的目標希望把體系內的一些産品包括上肢、下肢、個人端的外骨骼機器人全部打通,打造出一套智能康複體系,幫助更多的患者進行康複治療。
幫助更多患者重新“邁步”
今年2月,邁步機器人完成了由星辰基金和四環醫藥聯合領投,浙江德甯、聯想創投跟投的數千萬元A+輪融資。上一輪融資于2020年8月完成。從2016年成立至今,邁步機器人在近5年的時間裏,已經完成了四輪融資。在談到關于接下來的發展布局時,胡峰表示,將繼續基于核心技術打造出符合市場方向的産品。
人工智能浪潮下,産品的技術含量要比商業模式更爲重要,因爲商業模式可以通過資本力量堆積起來,但歸根結底看的還是産品所具備的技術、在客戶端産生的價值。産品能夠幫助客戶産生什麽價值,這是邁步機器人在研發産品時考慮的關鍵問題。“剛需、解決問題、落地才是王道。”
“站立行走是人類最原始的功能,一旦這個功能有所損傷的話,對個人或是家庭産生的影響非常巨大,所以我們希望在這個領域幫助更多的患者能夠重新站立或是康複行走。”胡峰如是說。