XoMotion自平衡外骨骼機(jī)讓脊髓損傷患者站起來跳舞

許多脊髓損傷患者也有戲劇性的災(zāi)難故事：潛水事故、車禍、建筑工地災(zāi)難。但 Chlo? Angus 的故事卻截然不同。2015 年的一個(gè)晚上，她在家時(shí)，她的右腳開始刺痛并逐漸失去知覺。她設(shè)法自己開車去了醫(yī)院，但在接下來的幾天里，她失去了所有的感覺和對雙腿的控制。醫(yī)生在她的脊髓內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)無法切除的良性腫瘤，并告訴她她再也不會走路了。但 Angus 是一位噴氣式時(shí)裝設(shè)計(jì)師，他不是那種對這樣的消息坐以待斃的人。

十年后，在 1 月份的 CES 科技貿(mào)易展上，Angus 展示了她在加拿大公司 Human in Motion Robotics 的電動外骨骼中的舞蹈動作。“脊髓受傷后重新開始走路很酷，但重新開始跳舞會改變游戲規(guī)則，”她在世博會現(xiàn)場對人群說。

該公司將于 4 月下旬開始對其 XoMotion 外骨骼進(jìn)行臨床試驗(yàn)，最初測試一種用于康復(fù)設(shè)施的版本，作為邁向像 Angus 這樣的人可以帶回家的個(gè)人使用外骨骼的墊腳石。XoMotion 只是第二款具有自平衡功能的外骨骼，這意味著用戶無需依靠拐杖或助行器，可以解放雙手來完成其他任務(wù)。

“憑借我們擁有的技術(shù)，'你再也不會走路了'這句話在當(dāng)今時(shí)代已不再適用，”Angus 說。

腰部以下癱瘓的 Chlo? Angus 在 XoMotion 外骨骼中展示她的動作。 XoMotion 運(yùn)動

XoMotion 外骨骼的起源

Angus 擔(dān)任 Human in Motion 的生活體驗(yàn)總監(jiān)，自 2016 年以來一直參與該公司及其技術(shù)。就在那時(shí)，她在溫哥華的西蒙弗雷澤大學(xué)遇到了幾位學(xué)者，他們對外骨骼提出了一個(gè)新穎的想法。Siamak Arzanpour 教授和他的同事 Edward Park 希望利用尖端機(jī)器人技術(shù)來構(gòu)建一種自平衡裝置。

當(dāng)時(shí)，有幾家公司都有可用于康復(fù)設(shè)置的外骨骼，但該技術(shù)有許多局限性：最值得注意的是，所有這些外骨骼都需要拐杖來穩(wěn)定使用者在行走時(shí)的上半身。更重要的是，用戶需要幫助才能進(jìn)出外骨骼，而這些設(shè)備通常無法處理轉(zhuǎn)彎、臺階或斜坡。Angus 記得在 2016 年試用了 Ekso Bionics 的外骨骼：“到了周末，我說，'這很有趣，但我們需要構(gòu)建更好的外骨骼。

Human in Motion 的首席執(zhí)行官 Arzanpour 表示，他的團(tuán)隊(duì)一直被制造自平衡外骨骼的工程挑戰(zhàn)所吸引。 “當(dāng)我們與 Chlo? 會面時(shí)，我們意識到我們設(shè)想的就是用戶需要的，”他說。“她驗(yàn)證了我們的愿景。”

在芝加哥 Shirley Ryan Ability 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行外骨骼研究的 Arun Jayaraman 正在與 Human in Motion 合作，于今年春天進(jìn)行臨床試驗(yàn)。他說，與需要手臂支撐的外骨骼相比，自平衡外骨骼更適合在家中使用：“必須使用助行器和拐杖等輔助設(shè)備，這使得很難在水平地面、坡道、路緣或不平坦的表面等表面上過渡。

自平衡外骨骼如何工作？

自平衡外骨骼使用的技術(shù)與現(xiàn)在進(jìn)入市場的許多人形機(jī)器人中的技術(shù)大致相同。它們在踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)處有成束的致動器，一系列傳感器用于檢測外骨骼的移動位置和周圍環(huán)境，以及非常快速的處理器來處理所有傳感器數(shù)據(jù)并為設(shè)備的下一步行動生成指令。

雖然自平衡外骨骼比需要手臂支架的外骨骼更笨重，但 Arzanpour 表示，它們賦予用戶的獨(dú)立性使該技術(shù)成為明顯的贏家。他還指出，自平衡模型可以被更廣泛的人使用，包括上半身力量和活動能力有限的人。

當(dāng) Angus 想戴上 XoMotion 時(shí)，她可以用應(yīng)用程序從房間的另一端召喚它，并命令它坐在她的輪椅旁邊。她能夠在沒有幫助的情況下將自己轉(zhuǎn)移到設(shè)備中，然后使用連接到外骨骼的簡單縱桿來控制其運(yùn)動。她指出，外骨骼可以與各種不同的控制機(jī)制一起工作，但有線連接被認(rèn)為是最安全的：“這樣，就不會丟失 Wi-Fi 信號，”她說。當(dāng)她將設(shè)備置于工程師為她創(chuàng)造的“舞蹈模式”時(shí)，她可以放下控制器，依靠外骨骼的傳感器來捕捉她軀干的細(xì)微變化，并將其轉(zhuǎn)化為腿部運(yùn)動。

家用外骨骼面臨哪些挑戰(zhàn)？

XoMotion 并不是第一款提供免提使用的外骨骼。這一榮譽(yù)屬于法國公司 Wandercraft，該公司的康復(fù)模式已經(jīng)在歐洲和美國獲得了監(jiān)管部門的批準(zhǔn)，現(xiàn)在正在開始對家庭模式進(jìn)行臨床試驗(yàn)。但 Arzanpour 表示，XoMotion 提供了比 Wandercraft 設(shè)備更多的技術(shù)進(jìn)步，包括機(jī)器人關(guān)節(jié)和用戶生物關(guān)節(jié)的精確對齊，以確保不會對身體施加過度壓力，以及執(zhí)行器中的扭矩傳感器，以收集有關(guān)機(jī)器運(yùn)動的更準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

參與 Wandercraft 臨床試驗(yàn)的新澤西理工學(xué)院 （New Jersey Institute of Technology） 副教授 Saikat Pal 說，獲得家用模型的批準(zhǔn)對任何外骨骼公司來說都是一個(gè)挑戰(zhàn)。“對于將在家中使用的 ny 設(shè)備，參數(shù)將與診所不同，”Pal 說，“每個(gè)家庭看起來都不同，間隙也不同。 當(dāng)你把設(shè)備搬回家時(shí)，工程問題要復(fù)雜幾倍。

Angus 說，她相信 Human in Motion 的工程師會在幾年內(nèi)解決這些問題，使她能夠?qū)?XoMotion 帶回家。她已經(jīng)等不及了。“你知道坐 14 個(gè)小時(shí)的長途汽車是什么感覺嗎？你好想伸展一下。現(xiàn)在想象一下，你的余生都住在那個(gè)飛機(jī)座位上，“她說。“當(dāng)我進(jìn)入外骨骼時(shí)，我的背部只需要幾分鐘就可以拉長。” 她想象著早上戴上 XoMotion，做一些伸展運(yùn)動，然后給丈夫做早餐。也許只有幾次舞蹈休息。