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90后创业者研发智能康复机器人:突破康复辅具3.0时代难题

·康复辅助器具产品已历经三代变革。数字化、智能化的康复机器人正在帮助下肢运动功能障碍者重新站起来,软件和算法为差异性的用户制定长期康复方案,提升康复效果。

·康复机器人B端市场竞争激烈,C端仍是一片蓝海,但走向家庭仍面临安全、成本、技术等挑战。依托脑机接口、智能仿真假肢等技术的康复辅具4.0时代是一个辅具无感化时代,但仍有技术挑战与伦理道德制约。

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上海邦邦机器人有限公司创始人及CEO李建国。

数字化、智能化的康复机器人正在帮助下肢运动功能障碍者重新站起来,软件和算法为用户制定差异化长期康复方案,提升康复效果。去年8月,因将智能技术引入康复辅具、改善行动障碍人士生活,90后创业者、上海邦邦机器人有限公司创始人及CEO李建国入选“上海科技青年35人引领计划”获奖名单。1月4日,李建国对澎湃科技(www.thepaper.cn)表示,当前,国内康复机器人的消费市场具有巨大潜力,相对于已是红海的B端市场,C端的家庭消费市场仍是一片蓝海,但机器人走向家庭仍面临技术和成本等众多难点。

为下肢运动功能障碍群体康复训练研发新助手

和李建国从小一起长大的堂哥在一次矿难事故中瘫痪,后来因为长期卧床得了褥疮和败血症。2011年,考入哈尔滨工业大学电气工程及其自动化专业的李建国接触到了机器人,想着能否做出一些东西,帮助像他堂哥这样的下肢运动功能障碍群体独立自主地生活和出行。他知道,这一群体的人数并不少。中国残疾人联合会2021年公布的数据显示,2010年末,我国残疾人总人数8502万人,其中肢体残疾2472万人。

2016年,大学毕业后的李建国来到上海,决定和同学一起创业,他们聚焦下肢运动功能障碍群体,创办了邦邦机器人,试图构建康复机器人和辅助出行机器人生态。现在,邦邦机器人已经形成了康复机器人、辅助出行机器人两大产品线,同时依托机器人智能网联系统平台和远程康复服务平台两大技术平台,实现远程售后和居家远程交互式康复训练。

李建国和同事们研发的智能训练系列机器人可帮助患者完成直立训练、平衡训练和坐站训练。“对于下半身没有知觉的用户来说,站立就是一种训练,对肌肉进行牵引和拉伸,保持血液循环正常。”李建国介绍说,当患者丧失站立和行动能力,其平衡能力也下降了,智能训练系列机器人带有的平衡功能可帮助患者居家训练平衡能力。此外,坐姿与站姿的切换有利于膝关节、胯关节等下肢坐站训练,有助于预防肌肉萎缩,缓解关节挛缩,减缓骨密度下降速度,改善血液循环。

康复机器人两大课题:有效性和安全性

尽管有了堂哥的案例,李建国很早就了解了这类患者的主要困难,但他和团队仍然跑医院、征集志愿者、与病人同吃同住,掌握患者的真实需求;根据患者的年龄、病种、瘫痪程度,观察患者日常训练状态,学习并发症应对,摸索康复诊疗体系。“我们在设计产品时,必须根据个体差异给予初等、中等到更高等级的不同配置,譬如针对上肢力量弱的群体,要提供更强的力量辅助和补偿。”李建国说,“这类群体的并发症特别多,肌肉萎缩只是其中一个问题,最大的问题是褥疮、关节挛缩、足外翻。这类病人不适用紧贴人身体的外骨骼机器人,一旦人的关节发生变形,并且骨密度下降到一定程度,外骨骼机器人稍微施加一点点力,就可能直接导致粉碎性骨折。”

训练过程的安全性和康复效果的有效性是康复机器人两项同样重要的指标。为了更准确地评估康复效果,李建国和团队用软件和算法针对每个用户的个性化状况制定长期康复方案,通过远程后端采集和分析训练数据,评估用户训练效果,为下次训练提供指导。同时提供康复数据分析报告、更个性化的康复方案和远程医疗顾问。

“在训练过程中,患者有时会出现关节的肌张力过高,导致下肢挛缩。这时候必须有反馈机制立马采集到挛缩现象并做缓解。”李建国表示,通过智能算法上的安全防护,可以保持设备重心稳定,机器人在训练中判断力的反馈,遇到紧急情况时自动停止训练,减少二次医疗事故。

历经三代变革,仍有众多难题待解

我国康复领域的探索始于上世纪八九十年代。李建国表示,康复行业真正受到重视是在2005年左右,人们认识到康复是新的理论体系和医学领域,不仅仅是骨科和外伤的康复,还有心肺功能、神经、言语、肌肉等的康复,医院也出现了专门的康复科。2015年,国内医疗康复领域实现大爆发。“目前国家也在极力推进三级诊疗体系建设,在医疗领域,康复市场规模从上世纪八九十年代的几百万元增长到三四百亿元。”李建国说。

随着康复行业的发展,康复辅助器具产品也历经了三代变革。1.0时代是传统辅具时代,拐杖、手动轮椅、机械训练设备是常见的补偿基础功能的辅具。2.0时代是辅具的电动化时代,出现了电动轮椅、电动训练设备,利用机电和控制技术实现了高效功能补偿。

2004年左右,国外开始探索新一代康复训练和出行的辅具,利用数据传感、人工智能、互联网等技术,3.0时代的康复辅具实现了数字化、智能化和远程交互。在专业护工和康复师短缺情况下,专业的康复训练也能进入家庭,患者实现了从被动训练到主动训练的转变,根据患者力的大小,康复辅具可调节训练力度。代步出行机器人的路况感知功能提升了出行安全。

李建国认为,当前,康复机器人商用市场竞争激烈,但大众消费市场仍是一片蓝海,不过,走向家庭仍面临痛点。

首先是患者个体差异大,康复机器人要适应不同患者意味着技术难度高。成本是制约康复机器人进入家庭的又一挑战。通过技术迭代和规模量产,目前邦邦机器人智能训练系列产品定价在1-4万元,代步出行系列产品定价在2万元以下。此外,面向大众消费市场的以色列外骨骼系统提供商ReWalk,其康复机器人进入家庭后,仍然出现用户摔伤的案例,使得人们对于康复机器人的安全性尚存疑虑。

在李建国看来,当前,康复辅具3.0时代尚未抵达发展高峰,仍需突破技术大关。康复机器人走向轻量化,要探索新材料应用。同时,电机和电池是重量大头,目前邦邦机器人正在突破行业电机重量极限,研发一公斤以下的电机。人机协同以及远程康复、安全预警功能仍需在AI、传感器和算法层面实现突破。

未来的康复辅具4.0时代是一个辅具无感化的时代,依托脑机接口、智能仿真假肢、生物打印技术实现功能仿生和再造。不过李建国认为,因为涉及技术突破和伦理道德的制约,康复辅具的4.0时代仍需一两百年时间才会到来。

(编者注:本文系澎湃科技与上海科技联合推出的“正自广阔:上海科技青年35人引领计划追光报道”系列之一。敬请垂注更多后续报道。)

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大神点评1

zs147258369 2023-1-10 20:02:00 显示全部楼层
95后,已经成了建设祖国的主力军
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