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在漫威的影片中,外骨骼机器人能够将普通人变成钢铁侠托尼斯塔克;在郭帆的影片中,外骨骼能够将救援小分队CN171-11武装成能够转移重达数百斤的“火石”的“半机械人”;在现实日子中,也有人正在运用外骨骼,使失掉行走才干、运动才干的人,从头恢复站立乃至行走的期望。

我国的恢复医疗工业仍处于展开初期,一面是卒中、脑瘫、帕金森等举动才干受到影响的神经退行梅州市天气预报性疾病庞bareback大且火急的商场需求,一面是资金投入少,恢复安排数量少、规划小、设备研制落后等现状,需求与供应之间严峻的不平衡催生了技能研制的动力。

除了现在遍及运用的结尾牵引式恢复机器人、悬挂式机器人,现在最先进的恢复机器人是可穿戴外骨骼机器人。它依据仿生原理进行规划,结合人体工程学,能够穿戴于患肢。每个关节上都对应有独自的驱动设备,患者佩带后能够保证机器人的运动方法和人体自由度同轴,能够完结更有用的恢复练习。

在外骨骼机器人运用于恢复范畴的医治时,这个充满期望的技能展开到什么程度?商场化的程度怎么?能够处理什么样的需求?在运用的过程中又遇到了怎样的难题?本文将与您一起讨论。

传统恢复大多依托人力,恢复医治师稀缺

跨步机器人CEO陈功博士曾在钛媒体揭露课中泄漏,我国恢复工业不管是从人均恢复理疗师的数量仍是恢复流程,都是相对来说落后的。在老百姓的认知中,恢复也不是一个很必要的概念。

在我国致残率高达75%,而在国外只要30%左右,由于国外有老练的一套恢复体系,脱离急性期后立刻进行恢复,只要少部分人会有残疾。可是在我国,中风之后就回家一躺,一躺就再也起不来了。

在脑卒中患者的症状中,步态妨碍对人的独立影响是最大的,相同,在恢复过程中,一个患者需求好几个恢复理疗师辅佐,对人力的消耗十分大。

并且在我国恢复理疗师的数量是严峻不足的,依据我国中风患者的数量,我国需求40多万的恢复理疗师,可是其实专业的从业人员只要两万左右,缺口十分大。所以说选用机器人来辅佐人工进行恢复是一个必定的趋势。并且在国外这种老龄化更严峻、人力本钱更高的当地,对机器人的需求也愈加火急。

机器人自身不知疲倦,十分合适高膂力消耗、重复性的活动。并且机器人能够内置村庄爱情9,数十亿恢复商场待激活,数十万人才缺口等候“钢铁侠”,外骨骼机器人何时能落地?,葱花饼许多传感器,能够实时检测人体的状况,也能够做出评价,这样的话也不需求依托恢复理疗师的经历或许常识布景。并且恢复机器人能够预先植入多样化的算法,能够实时依据人体的状况供给智能化的练习,到达更好的恢复作用。

就医用的商场规划(B端商场)来看,依据初心本钱的核算与核算,2017年我国仅有恢复专科医院552家;依据国家核算局的数据显现,2017年全国共有归纳医院11701家,据揭露资料显现,2017年我国归纳医院中树立恢复科的医院份额在30%-35%,据此我国有恢复科的归纳医院约3500家-4000家。故我国对恢复型外骨骼机器人有需求的恢复医院总数约为4000家-4500家。

因而,以一家医院均匀购买1-2台设备核算,我国恢复型外骨骼机器人的存量需求约为9000台,商场规划约在几十亿,较低的浸透率使得朴实面向B端商场规划较小。

而外骨骼机器人在C端商场的需求中,能够针对行走不方便的晚年人和无行走妨碍的人群这三类供给效劳。

依据初心本钱的测算,关于轻度肢体残疾人群来说,其需求与晚年人挨近,参阅助听器在听障人士中的浸透率:在我国约为5%,估计未来几年管家行外骨骼的浸透率可达1%咖客影院,潜在需求量约为17万台;依据国家核算局数据显现,2017年我国晚年人口数量达1.58亿人,估计到2020年我国晚年人口能够到达1.8亿。

与轻度村庄爱情9,数十亿恢复商场待激活,数十万人才缺口等候“钢铁侠”,外骨骼机器人何时能落地?,葱花饼肢体残疾人群相似,估计浸透率为1%,潜在需求为158万台;无妨碍人群的助行商场需求则暂未到来。

外骨骼“玩家”,展开怎么?

从形状来看,外骨骼机器人可分为大型外骨骼机器人和可穿戴式外骨骼。

大型的机器人比方瑞士Hocoma公司出产的Lokomat(被蝶和收买),还有国产广州一康的外骨骼,都是在减重跑台的体系的基础上,增加外骨骼的功用。

这类设备单价较高,一般价格为数百万,供医院运用;常州钱璟的Flexbot,能够使人躺着也能够把人竖起来,腿部能够经过外骨骼带动下肢进行步态恢复练习,这类体系有减重体系和外骨骼,与lokomat的差异在于底下没西方女性有跑台。

LokomatPro 专业型下肢恢复机器人(来历:Hocoma官网)

可穿戴机器人国外代表性产品有以色列公司ReWalk Robotics公司的ReWalk系列,日本Cyberdyne公司的HAL、美国Berkeley Bionics公司的eLEGS、新西兰Rex Bionics公司的REX。国内的创业公司,更多的也是研制可穿戴式机器人的企业。

HAL下肢外骨骼机器人(来历:HAL官网)

在这里咱们核算了16家触及外骨骼技能或外骨骼形状的机器人企业,基本状况列表如下:

*如未被收录入此表格的企业也能够联络动脉网,一起讨论。

数据来历:动脉网常识库、企查查、IT桔子

从恢复机器人类型来说,上肢与下肢是两个大类。其间外骨骼机器人的形状更多的适用于下肢。傅利叶智能创始人兼CEO顾捷标明,下肢的形状是外骨骼的结构会比较适用于临床,现在恢复机器人是外骨骼的形状,上肢或许单关节纷歧定是外骨骼的形状,机器人在医院的恢复练习方面,是肯定的刚需,能够辅佐医治师完结练习,家庭运用能够完结功用性的练习。

动脉网记者从前采访过的睿瀚医疗、新加坡Roceso以及香港Zunosaki(HandyRehab)等企业均为上肢外骨骼辅佐恢复的方法。

以Roceso为例,这家坐落新加坡的上肢外骨骼手套研制商出产的软机器人处理计划为恢复和日常日子中患有肢体运动功用妨碍的患者供给功用性协助。

据Roceso CEO王璐介绍,上肢的难度在于,手部关节的细微和运动方向的杂乱。手肘是比较挨近下肢的180度运动,膀子、手腕的运动维度或许360度都会有不同的方向。

而手指的难度在于每个人的手指关节都有纷歧样的长度和运动方向,所以刚性外骨骼不太适用于上肢的恢复,Roceso挑选以布料织物和橡胶为主的柔性资料。

别的上肢外骨骼规划起来更杂乱还有另一个原因,便是上肢各关节和谐运动时的不确定性。下肢走路各关节的视点方向以及次第是可设定的,因而,关于下肢外骨骼来说,另一个优点便是步态学习。

从资料和关节驱动来看,外骨骼也能够分为赵爽怀孕三次柔性和刚性两类。关于下肢来说,要支撑偏瘫、截瘫乃至残疾患者的整个身体,到达行走的目的,仍是只要刚性资料才干到达支撑的强度。

柔性外骨骼的开发问火加华度首要表现在动力传递上,即怎么安全精确的输出力气,这又触及到依据人工智能算法的方法辨认。即经过穿戴传感器数据,辨认出步态周期中需求助力的时刻点,并自习惯各种行走方法。

外骨骼机器人的操控模型能够分为感知层、操控层和决策层。其间,操控体系需求保证外骨骼能快速精确的呼应人体的各种动作,还要考虑外骨骼与不同操作者之间的默契,以习惯不同操作者的运动特色,全体具有褚长龙较高的技能壁垒。

从公司定位来看,傅利叶智能并不算一家典型的外骨骼机器人企业,而是专心于研制多种形状的恢复机器人公司,顾捷标明:“外骨骼机器人是从机巴形状上界说的一类机器人,这是比较泛的概念,包覆在人的身体上的穿戴式机器人能够叫做外骨骼,从技能视点来讲首要用到机器人的技能、传感器的技能、算法的技能,归于比较广泛的技能概念。”

傅利叶智能商务司理杨志豪通知记者,傅利叶智能的外骨骼机器人产品的操控有好几种方法,一种是被迫方法,机器人自身设置了被迫的轨道,患者在穿戴上机器人后,可依据规范轨道行走;别的也有自动方法,依据收集的力学信号,进行助力行走。

“不同方法针对不同恢复期的运用者。被迫方法是针对下肢彻底瘫痪的,比方说脊髓损害的患者,然后自动方法更多的是针对偏瘫、脑卒中的患者,或许对错彻底性脊髓损害的患者,运用场景不太相同。”

除了被迫的轨道练习、肌电信号的捕捉,关于脑电方法操控举动的技能也正在打破,以期更好地进行人机交互。包含Roceso、布法罗在内的几家企业均在此技能方面有必定作用。布法罗现已完结运用肌电、脑电、肌脑电混合的技能产品化,并在CCTV1的机敏过人节目中展现了以上技能。

首要用于步态妨碍,外骨骼可必定程度恢复行走才干

跟着我国晚年化进程加剧,脑卒中患者数量持续上升。据2017年《我国脑卒中防治陈述》发布的数据显现,我国每年约有246万脑卒中新发人群,并以每年8.7%男人穿旭日旗的速度持续上升。其间高达75%卒中幸存者存有着不同程度的运动功用妨碍。

可是,上述数据也仅仅是需求恢复的人群中的一部分,在外骨骼机器人的习惯症方面和功用方面,一般运用于由脑卒中、脑瘫、帕金森、脊髓损害等神经退行性疾病引起的步态妨碍。

一个人假如失掉了独立行走的才干就需求专门找人去关照,对家庭来村庄爱情9,数十亿恢复商场待激活,数十万人才缺口等候“钢铁侠”,外骨骼机器人何时能落地?,葱花饼说需瞿博雯要投入较大的关照费用。北航教授、大艾机器人的创始人兼CEO帅梅在机器人范畴深耕了十几年,她以为,研制外村庄爱情9,数十亿恢复商场待激活,数十万人才缺口等候“钢铁侠”,外骨骼机器人何时能落地?,葱花饼骨骼机器人真实协助到无法行走的患者恢复,必定程度上是“恢复一人美好全家”。

“关于脑卒中患者来说,这些妨碍能够经过恢复练习的方法得到改善,乃至恢复。由于大脑是具有可塑性的,经过重复性的许多的练习,大脑里面会构成新的神经回路,症状得到改善,这便是所说的恢复练习。”

现在,大艾机器人与与国内顶尖的恢复团队协作(北京积水潭医院、北京宣武医院、301医院、国家恢复辅具研讨中心等),已进行了2000例临床患者运用,据帅梅泄漏,现在机器人运用的恢复作用已有数据可证,数据将作为研讨作用宣布相关文献。

王璐标明,在外骨骼用于下肢恢复作用方面。国际上的一些会议有许多研讨者用Rewalk或许用ekso来做研讨。针对手部恢复而言,有研讨显现,比较较单关节运动,针对日常日子行为(ADLs)的“脑部功用区域学习”,不只会进步患者的积极性, 并且会进步恢复作用。

“外骨骼的优点在于至少使患者动起来了,动起来之后至少患者体内脂肪就,特别腹部的脂肪就会削减,相应地也会削减一些患者得其它病的几率。”

在访谈多家外骨骼企业后,咱们总结出,外骨骼这一形状的机器人首要针对脑卒中、外伤或术后神经损害所老公鸡致肢体功用妨碍患者,协助截瘫或偏瘫的患者恢复上肢机能或下肢举动才干。

当然,在健康范畴,也有运用外骨骼机器人增强人体运动才干的企业,如博灵机器人。据博灵机器人CEO张萌介绍,外骨骼机器人应当是自动习惯、自动协助人的机器人设备,因而,博灵机器人的运用场景并不局限于如恢复之类的某一个详细的场景。

与医疗器械不同,博灵机器人现在瞄准了两大场景,一是当用户的举动或运动才干有所下降时,经过协助运用者进步运动才干和运动量的方法,来协助他更好地办理自村庄爱情9,数十亿恢复商场待激活,数十万人才缺口等候“钢铁侠”,外骨骼机器人何时能落地?,葱花饼己的体重,然后更好地办理自己的健康;二是运动健身范畴,经过为用户供给外骨骼机器村庄爱情9,数十亿恢复商场待激活,数十万人才缺口等候“钢铁侠”,外骨骼机器人何时能落地?,葱花饼人产品,运香港三动健身安排能够供给有用、量化的身体评价丈量剖析,并供给运动规划,协助健身房完结个性化效劳,晋级迭代。

除了步态妨碍的恢复外,创瑞基金出资总监李弘燚标明,针对正常人增强负重防止肌肉损害或许柔性资料增强正常人的运动才干的外骨骼运用,也是比较有远景的方向。

走出实验室,外骨骼机器人落地还有多远?

  • 资金:背靠高校渠道,经费多来自国家补助

在方针方面,自2012年以来,科技部就出台智能制作科技展开专项规划,其间清晰标明,要点展开安全机器人、医疗恢复机器人等类别的科技产品,2015年,机器人工业十三五规划也标明,要求完结在助老助残范畴、消费效劳范畴、医疗范畴等要点范畴的机器人演示运用,并展开中心零部件攻关,前沿共性技能开发、医疗恢复机器人运用等要点作业。

别的,深圳、北京、浙江等地关于医疗效劳类机器人都有必定的方针歪斜,这也成为助力外骨骼研制的一大要素。从核算数据来看,长三角经济带为主的上海、浙江区域及粤港澳大湾区散布的企业占多数。

外骨骼机器人企业所在地核算

据杰曼智能创始人刘启军标明,依据方针支撑,身处宁波的杰曼智能在研制投入得到了宁波政府补助的2000万研制经费。

在研制方面,大部分外骨骼机器人企业都是背靠高校机器人研讨中心,如成都布法罗机器人依托的是电子科技大学机器人研讨中心程洪教授,大艾机器人则以北京航空航天大学帅梅教授及团队为中心,承当了支撑计划、国家天然基金、北京市严重科技计划项目;坐落宁波的杰曼智能依托于浙大机器人研讨院全方面展开技能协作,联合展开课题研讨,并导入人才与技能资源。

新加坡Roceso相同依托于新加坡国立大学的研讨项目。但王璐通知记者:“大学的研讨作用是十分有限的,假如最终做工业出产工业规划的话,仍是要企业自舒畅吗己来做,所以企业的研制本钱仍是很高,对学术研讨作用进行从头规划,这也至少需求消耗1-2年的时刻。”

  • 资质是落地要害,考量安全性、有用性及临床试验计划的合理性

怎么将研讨作用从高校研讨中心落地商场,成为外骨骼商用的一大难题。而想要完结落地,除了技能老练度外,首先要过的一关,便是资质。

2018年6月26日,北京大艾机器人科技有限公司旗下的外骨骼机器人艾康、艾动于北京取得CFDA注册证,成为我国首个经过CFDA认证的下肢外骨骼机器人。在此之前,大艾外骨骼恢复机器人被并评定为北京市首个二类立异医疗器械,也是实施第二类立异医疗器械“绿色通道”审评批阅方针后全国第一个二类立异医疗器械,产品类别为”恢复练习设备”。

“流程加快规范不下降“,虽然是立异医疗器独身公主相亲记演员表械批阅通道,帅梅仍是对记者强调了拿到二类医疗器械证的难度。”产品的安全性、有用性及临床试验计划的合理性都有着很严厉的要求。“

外骨骼机器人初次经过CFDA二类认证,成为其落地的标志。不只在我国商场,肉宴放眼全球亦然。新加坡Roceso研制的易索手套在经过多例临床试验后,已于2019年1月经过美国FDA认证,将正式在美国上市。

  • 价格:少则15万,多则80万,家用商场有待开辟

除了资质外,外骨骼机器人昂扬的价格也注定了其商场首要是面向医院,B2B2C的方法成为外骨骼机器人首要的商业方法,纵观全球商场,除了日本的本田公司以租借方法为主,其他老牌外骨骼企业如Rewalk、Ekso、HAL等,都是以售卖的方法为主,可是本田公司以租期3年为期,价格也高达16200美元,长时间运用看来也与高达十几万美元的价格无异。

有恢复科医师对记者标明,现在医院的外骨骼机器人大多数是做作用的验证和原理研讨,还没有真实完结医用。整体来说,外骨骼机器人关于恢复来说是有用的,可是这类设备入门简单,做得好则比较难。

据Zunosaki联合创始人兼COO张皓程标明,在香港区域除了售卖给晚年病医院、恢复医院外,也有将外骨骼机器人卖给个人恢复医治师的方法,外骨骼设备能够协助恢复医治师进行恢复过程中重复性的作业,大大进步了一人效劳多人的恢复功率。

刘启军标明:”下降本钱的要害在于咱们一切的配件国产化了,包含中心的电机跟减速器集成这一块,咱们自己的研制产品自己攻关了,使得我村庄爱情9,数十亿恢复商场待激活,数十万人才缺口等候“钢铁侠”,外骨骼机器人何时能落地?,葱花饼们的本钱大大紧缩,心动80分周播剧场咱们的销价格格大概在15万人民币左右。15万的价格,在外骨骼机器人中现已是比较廉价的产品。“

经过记者的了解,在国内商场下肢外骨骼机器人的价格有高有低,低的在15万、20万区间,高的在60万、80万左右,与国外的产品比较,在价格上有必定的优势,可是在恢复作用方面,各类产品能做到的作用也不尽相同,部分外骨骼机器人仅能到达被迫的助行目的,少部分能够经过进步活动程度,促进脑神经的恢复,然后到达恢复作用。

在访谈中,不少业内人士说到,怎么将外骨骼机器人做到家用化,是完结外骨骼做到更好的人机交互作用的途径之一,假如想将人工智能的技能运用于外骨骼机器人上,必定需求许多的用户数据,而家用化、轻量化、小型化是未来的展开方向之一。

就恢复的途径来看,从急性期的医疗安排转到长时间随访期的社区恢复或家庭护理商场是必定的途径,因而,外骨骼机器人假如能完结家用,商场规划将从现在的几十亿翻番,但就家庭场景而言,机器人与恢复师、恢复计划的合作至关重要,可是无论是就舒适度、便携性或安全性的考量而言,家用的场景也将大大进步现在的技能门槛。

创瑞基金办理合伙人唐浩夫以为,现在的外骨骼油焖锡纸茄子机器人不只仅是是本钱与价格的问题,其商场化还有一段旅程。原因在于本来的外骨骼是重+硬结构,活动维度有限,无法习惯不同类型的患者,且动力功用差。

他也从前调查过外骨骼机器人的“明星”项目ReWalk和Ekso。他通知记者,在现在的技能条件下,硬式外骨骼合适于健康人增强膂力型运用场景,或军用、工业场景;在医疗范畴,软体外骨骼或许更习惯于患病、残疾、恢复人群。

现在浙江大学实验室现已研制出有“电子肌肉”的软体机器鱼,可在水中游动,相关于电机驱动、关节式运作的硬体外骨骼机器人,软体机器人是人工肌肉包裹,电影响人工肌肉缩短,这或许是未来的技能方向。

顾捷说:“现在的外骨骼机器人相当于50、60年代的核算机,外型比较粗糙,威力还没有真实表现出来。“从这种形状来说归于穿戴式机器人,运用远景比较广,能够协助人完结一些本来人完结不了的功用。”

远景虽好,可是现在的技能仍存在许多需求改善的方向,如动力问题,怎么进步续航才干;舒适性问题,怎么使机身愈加轻盈;人机交互问题,机器人更需求知道人的目的;以及更微弱的数据收集才干和驱动才干。

由此来看,体系整合、人机交互、结构规划、感常辨认及认知学习才干将成为未来外骨骼机器人乃至医疗机器人展开的五大要点。

*题图来自负艾机器人官网

参阅资料:

1.【钛率直】跨步机器人CEO陈功:步态恢复机器人的展开进程和难点探究 https://www.tmtpost.com/2800307.html

2.初心本钱:外骨骼机器人离咱们有多远 https://36kr.com/p/5188486

文 | 李艳瑜

微信 | halapotato

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