在巴黎西郊的一条街道上,一个男人手举奥运火炬、蹒跚前行。
他的姿态并不灵活,速度也比普通人慢上好几倍。但对瘫痪了11年的他来说,这就是一个奇迹。
他叫的名字叫凯文·皮耶特(Kevin Piette),曾经是一位网球运动员。不幸的是,11年前的一场交通事故夺走了他的双腿,使他下半身瘫痪。命运试图把他困在轮椅之上,但科技帮他重新站了起来,并让他在7月23日作为奥运火炬手,步行在人群的欢呼中。
帮助皮耶特重新行走的,正是他身上这套黑色的“战甲”——法国工程公司Wandercraft最新研发的机械外骨骼Atalante X。
外骨骼是什么黑科技?
机械外骨骼又称动力外骨骼(Powered exoskeleton),是一种将人与机械动力装置整合在一起的可穿戴设备,可为人体提供额外的动力,以达到增强人体机能的效果。外骨骼的制造需要人工智能、机器人、新材料、物联网及高端传感器等多高新技术的参与,它的本质就是一种可穿戴式机器人。
问世之初,外骨骼被应用于军事领域,以增加单兵作战能力。后来它的应用延伸至工业领域,帮助工人提升生产力、缓解身体疲劳、降低骨骼肌肉的患病风险。
医疗也是外骨骼产业重点切入的场景。
《中国脊髓损伤者生活质量及疾病负担调研报告2023版》显示,中国现存脊髓损伤患者374万,每年新增脊髓损伤患者约9万人。
目前而言,下肢残障患者在日常生活中只能依靠轮椅进行活动,但久坐会导致他们出现许多骨骼或消化方面的问题。并且此类疾病的康复过程相当复杂,想要恢复行动能力,需要患者、治疗师、医生和护理人员付出大量的时间、精力与资源。
康复外骨骼的出现,带来了一套全新的解决方案。
康复外骨骼 Atalante X 如何工作?
这套外骨骼由电池进行供电,内置12个驱动器,以控制机器人的12个关节:臀部6个、脚踝4个、膝盖2个。装置背部的传感器可以检测佩戴者行走、站立的意图,手持的控制器可以改变行动方向和速度。
人体运动过程中,我们通过直觉来控制全身的平衡;Atalante X 则是通过计算来实现这一目标。
Atalante X 采用了 Wandercraft 自研的自平衡功能,结合人工智能技术,对佩戴者的行动参数进行实时监测。当佩戴者面临歪斜、倾倒等风险时,AI 将展开快速运算,找到保持平衡的正确动作,再让外骨骼迅速完成这一指令。
在 Atalante X 的支持下,佩戴者能以安全的姿势,完成坐、站、行走、爬楼梯等动作,还能进行下肢、姿势、平衡和上肢强化等练习。治疗师也可以使用该设备,为每位患者量身定制任务导向型的治疗动作。
Atalante X 在2022年12月与2024年2月两次获得美国FDA批准,现可用于脑血管意外(CVA)的治疗与T5-L5节椎骨之间脊髓损伤(SCI)患者的康复。目前它已被全球多家康复中心采用。
创业初心:做一个机器人帮助亲人走路
Wandercraft 公司成立于2012年,是一家总部位于巴黎的法国初创公司。它的几位创始人,都曾经直面腓骨肌萎缩症引发的悲伤。
腓骨肌萎缩症(CMT)是一种导致神经损伤、肌肉无力和麻木的遗传性疾病。Wandercraft创始人尼古拉斯·西蒙(Nicolas Simon)的兄弟,被这种疾病逐渐夺走了跑步、滑雪的能力,最终无法行走。作为一名年轻的工程专业学生,尼古拉斯对现状提出了质疑:“为什么轮椅是唯一的选择?”
创始人康斯坦察(Jean-Louis Constanza)也面临着类似的挑战,他的小儿子奥斯卡(Oscar)也因患有CMT,在6岁时坐上了轮椅。
孩子天真地问爸爸:“你为什么不做一个机器人,帮助我走路呢?”
为让亲人再度站起,也为了改变残障人士体验世界的方式,他们开始了探索。
成果初现 未来可期
“机器人,站起来。”
10年之后,16岁的奥斯卡下达了这个命令。他身上的外骨骼缓缓将他抬起,支撑着他的腰部、膝盖和双脚,帮助他转身并穿过房间。这原本是他不可能完成的动作。
“以前,我需要有人扶着才能走路,但现在我感到自己很独立,”奥斯卡说道。
这或许是他的父亲当年决定加入一家机器人公司的最大收获。
作为外骨骼的首批测试者之一,凯文·皮耶特的生活也因此发生了改变。他练习了拳击、飞镖、乒乓球和网球等运动,参加了一场“半机械人马拉松”大赛,也圆了奥运火炬手的梦。
目前,一套 Atalante X 的成本约为176,000美元,远远超出个人患者的支付能力。重达80公斤的外骨骼过于笨重,也不适用于日常生活。但Wandercraft正致力于开发“个人外骨骼”产品,旨在满足用户的日常使用需求。
在Wandercraft之外,海内外也有越来越多的企业加入外骨骼赛道。以中国企业为例,大艾机器人、布法罗机器人、迈步机器人等企业均在布局医疗外骨骼,工业领域的探索者则有傲鲨智能、迈宝智能、铁甲钢拳等。
据Global Market Insights统计披露,2023年全医疗外骨骼市场规模约为4.284亿美元。预计到2032年,市场规模将达到45亿美元,复合年均增长率达30.6%。人工智能、云计算、新材料等产业的发展,也将给医疗外骨骼带来更好的治疗效果、更舒适的用户体验。
未来这项技术必将惠及更多人,对于数以千万计、却在我们身边隐形的残障人士,这就是重回广阔天地的希望。
正如创始人尼古拉斯·西蒙所说:“为患者提供重新站起、拥抱亲人的机会,这件事的巨大价值,无论怎样强调都不为过。”