| 成果名称: | 人机共融外骨骼智能机器人技术与系统 |
| 完成单位: | 中国科学院深圳先进技术研究院、华南理工大学、重庆大学 |
| 主要人员: | 吴新宇、李智军、王灿、石欣、陈春杰、彭安思、刘笃信、张艳辉、冯颖、马跃、李南、胡英柏 |
| 介绍: | 1.课题来源与背景：外骨骼机器人的研究近几年越来越受到国家、社会和学术界的关注。从国家规划来讲，习近平总书记致信2015年世界机器人大会，指出"中国将机器人和智能制造纳入了国家科技创新的优先重点领域"。后续，国务院在《"十三五"国家科技创新规划》中部署启动了"智能制造和机器人"重大工程；科技部、发展改革委、工业和信息化部、国家卫生计生委、体育总局、食品药品监管总局在《"十三五"先进制造技术领域科技创新专项规划》、《"十三五"健康产业科技创新专项规划》和《"十三五"医疗器械科技创新专项规划》中都指出支持开发外骨骼机器人，突破人体运动意图识别、人机交互和外骨骼柔性控制等关键技术。从社会需要方面看，在军用角度，外骨骼机器人能够显著提高作战救灾人员负重能力、机动性和搬运效率，是未来战场中关键的作战设备之一。从民用角度看，外骨骼机器人能显著提高下肢功能衰退人群的运动机能和生活质量。从行业应用角度看，外骨骼机器人技术应用于从事重复性搬运劳动的人群，能够缓解因重复性弯腰劳作引起的腰部损伤，辅助用户便捷地搬运物品。随着技术的进步，外骨骼还能应用于社会的各种领域。 2.研究目的与意义：外骨骼机器人应用于辅助配合穿戴者身体功能，着重于研究如何与穿戴者已有的身体耦合、协同。因此，外骨骼机器人的研究主要面临如下挑战：（1）外骨骼机器人仿生机构创成；（2）人机耦合生物机械系统建模及其控制方法研究；（3）外骨骼机器人环境感知、认知方法研究；（4）人机协同控制策略研究，最终实现穿戴者与外骨骼机器人的协同共融。综上，穿戴式康复用下肢外骨骼机器人项目的开展是国家的需要、社会的需求，符合行业的发展趋势，有望推动我国外骨骼机器人技术进步，并辐射神经工程、信息融合、认知科学等相关学科，对于理论和技术领域都具有重要的学术价值和研究意义。 3.主要论点与论据：项目在外骨骼机器人仿生机构创成与能源管理技术、人机耦合生物机械系统建模及控制、人机环境理解、人机智能融合与协同方面取得了有价值的研究成果。 4.创建与创新：该成果采用高效驱动装置及可调节关节机构，引入LSTM模型的新型机器学习方法，进行步态分相、预测及规划，研制了穿戴式康复用下肢外骨骼机器人样机。该样机在合作医院进行了脊髓损伤病人穿戴试用，结果表明能够有效辅助截瘫病人短距离行走。 5.社会经济效益，存在的问题：近5年，项目组研发的康复用下肢外骨骼机器人已应用于南山医院康复医学科、广东省工伤康复医院、中山大学附属第一医院康复医学科、中山大学孙逸仙纪念医院，针对脊髓损伤、脑卒中等下肢运动障碍病患开展了临床试验。实验证明该设备能够应用于T11以下脊髓损伤患者的康复行走，以及下肢运动障碍患者的康复训练，并且对不同使用者有较好的适应性。项目组在研发过程中积累的技术成果已成功应用于深圳市优必选科技有限公司、紫光日东科技（深圳）有限公司、日东电子发展（深圳）有限公司与北京中电博顺智能设备技术有限公司，截至2018年4月已实现销售收入人民币总计5.05亿元人民币。本项目存在的问题是，研发的康复用下肢外骨骼机器人仅应用于测试，并未批量生产推广。 6.历年获奖情况：围绕该项目共发表学术论文44篇，其中SCI检索论文共25篇，主要的该项目已获得中国发明专利14项，2项实用新型专利，同时还有已受理发明专利3项。研究成果多发表在国际学术界已经广泛认可的知名学术刊物。获得IEEE信息与自动化国际会议最佳学生论文奖并且在第十四届中国国际高新技术成果交易会获得优秀产品奖。 |
| 批准登记号: | 粤科成登（2）字【2018】0308 |
| 登记日期: | 2018-07-23 |
| 研究起止时间: | 2012.10 至2018.05 |
| 所属行业: | 卫生和社会工作 |
| 所属高新技术类别: | 先进制造 |
| 评价单位名称: | 中国仪器仪表学会 |
| 评价日期: | 2018.07.02 |
