中国首款肌肉外甲问世:仅重2.5公斤,1分钟完成穿戴,正在多家三甲医院测试

科学
中国首款肌肉外甲问世:仅重2.5公斤,1分钟完成穿戴,正在多家三甲医院测试
麻省理工科技评论 2020-11-06

2020-11-06

远也科技开发的肌肉外甲,是一种以协同肌肉为目标的穿戴机器人设备,它通过自主学习每一位穿戴者的人体结构和实时步态,补足或增强对应肌肉力量,从而更高效地完善穿戴者的肢体动作。
医疗 人工智能
远也科技开发的肌肉外甲,是一种以协同肌肉为目标的穿戴机器人设备,它通过自主学习每一位穿戴者的人体结构和实时步态,补足或增强对应肌肉力量,从而更高效地完善穿戴者的肢体动作。

“通过使用,它越来越懂你,你的步态越来越轻松随心。这就是肌肉外甲。” 近日,远也科技创始人丁也博士向 DeepTech 介绍他们自主研发的产品。

他表示,“当我说肌肉外甲可以协同你的肌肉、针对你的步态、辅助你自由行走并且提升你肌肉力量的时候,你可能不明白代表什么。换一种说法,想象有一块贴在你身体表面、很 ‘懂你’ 的机器肌肉。在它开启后,你感觉你强壮了,走路的时候轻了 10 公斤。”

中国首款肌肉外甲问世:1分钟完成穿戴,正在多家三甲医院测试

图 | 肌肉外甲(来源:远也科技)

国内首款肌肉外甲

远也科技开发的肌肉外甲,是一种以协同肌肉为目标的穿戴机器人设备,它通过自主学习每一位穿戴者的人体结构和实时步态,补足或增强对应肌肉力量,从而更高效地完善穿戴者的肢体动作。

肌肉外甲的技术理念是穿戴者主导,设备协同完成。只有穿戴者有意愿、而且开始了第一步身体动作,肌肉外甲才会进行辅助。其核心在于协同增强肌肉力量。

在远也科技研发肌肉外甲之前,市面上多数的设备是刚性 “外骨骼机器人”。“外骨骼机器人” 的技术原理是帮身体承重。然而,肌肉外甲的技术原理是协同肌肉、助力身体运动。

因此,肌肉外甲不再需要整腿的金属支架做整个身体的重量支撑,而用轻巧结构 —— 比如仿生碳纤支架、轻型织布、极小型驱动装置 —— 针对目标肌肉。肌肉外甲不会像一副难以操作的钢铁盔甲,而是一套方便穿脱、对行动没有附加限制的轻型设备。远也科技研发的首款肌肉外甲重量仅为 2.5 公斤,1 分钟内可以完成穿戴。

除了轻便,远也科技研发的肌肉外甲的另一独创是 “懂你”,尤其是 “懂” 每一位穿戴者。

人体是一个非常复杂、精密、且敏感的系统,任何的行动阻碍,哪怕是鞋子上多粘了一些泥巴,都会感觉不自在,引起身体能耗的大幅上升。因此,在没有很好理解其机制的情况下, 不当的额外辅助反而会给人体带来伤害。

简单来说,设备如果协同得不好,后果就是一个人穿上设备,却比自己独立行走要累得多,甚至有摔倒的风险。

此外,每个人的人体系统、行动习惯都不同。设备不仅要做到好,还要做到对每个穿戴者来说、在任何时刻都好。最重要的是个性化的、可调节的、在穿戴者各个身体阶段都能起到帮助的设备。

一件优秀的设备,应该既能帮助 20 多岁的偏瘫小伙子康复,又能帮助 70 多岁、腿脚不好的阿姨日常行走,还能帮助正值壮年的专业户外运动家登山。

不仅如此,以偏瘫小伙子为例,这个设备应该在他的急性期、恢复期、维持期康复阶段等各个阶段都为他服务、辅助他行走。

针对这个问题,肌肉外甲把人工智能算法、机器学习,与机器人技术、柔性材料设计、人体生物力学相结合。

中国首款肌肉外甲问世:1分钟完成穿戴,正在多家三甲医院测试

图 | 肌肉外甲的个性化算法

肌肉外甲表面设有传感器,并配有操控台。当使用者穿上肌肉外甲后,传感器能实时测量其肢体动作,将测量数据传回系统中。人工智能算法会对数据进行学习,并预判穿戴者的意图。

肌肉外甲再给穿戴者提供专门计算出的和肌肉纤维平行的外部助力,以增强其肌体力量,减少肌肉负荷。由此,肌肉外甲帮助穿戴者更好地完成肢体动作,并且提高穿戴者动作的完成度、稳定性和效率。

中国首款肌肉外甲问世:1分钟完成穿戴,正在多家三甲医院测试

图 | 肌肉外甲的驱动器

同时,肌肉外甲内置的算法会不断地通过穿戴者的使用获取数据,完善个性化的人机协同方式,最终给穿戴者最好的使用体验。

因为远也科技研发的肌肉外甲有这些技术上的优势,所以,它可以不受场地环境的限制,快速融于各种生活场景的应用。肌肉外甲可以用于:下肢行走障碍患者在医院做步行恢复训练和日常生活中的步行辅助,老年人的日常助行,健康人群的户外徒步、登山、训练,等等。

现在,远也科技的团队正在不断优化和创新肌肉外甲。他们不仅有从 0 到 1 的完整设计和开发,而且从一开始就寻求和全世界顶尖的电机和驱动供应商合作,打造了穿戴设备领域能量密度最高的驱动器内核。

与此同时,远也科技反复简化设备结构,与供应商花了一年多时间一起打磨碳纤维仿生结构的设计和制造,在数百次的迭代和优化中,反复推敲肌肉外甲更简洁的穿戴方式和使用方式。目前,肌肉外甲可直接穿戴,无需学习便可行走使用。

优先植根医疗领域

作为一项突破性的技术,肌肉外甲可以在工业、军事、医疗、户外等场景广泛运用。现阶段,远也科技优先选择医疗领域,首要服务人群为行动功能障碍者,包括脑卒中患者和中老年人。主要原因是这一人群数量大、需求迫切。

在 2020 年 8 月刚发布的《中国卒中报告 2019》显示,2018 年每 5 位死者中至少有 1 人死于脑卒中,带病生存的脑卒中患者在我国已多达 1300 万,在全世界约有 8000 万。世界卒中协会表示,康复是治疗过程中至关重要的一步,但很容易被忽略。

卒中患者应该在急性期过后尽快在医院进行康复,进行大量的步行训练,重塑神经对肌肉的控制。一旦错过这段康复的黄金期,患者往后生活将很难自理,个人和家庭都面临极大的人力和资金负担。

据国内权威专家介绍,约 60% 的病人在卒中发生后都会发生步行障碍,有的会出现严重的偏瘫异常步态。因此,运用科学的设备进行功能障碍分析和训练是优化步行康复训练的基础。其次,国内康复师的匮乏使得每位患者的治疗时间非常有限,患者单方面渴望生理和心理的重建与陪伴,但现实因素往往无法满足。

除此之外,中国还有 2.3 亿的老年人,其中 2100 万在使用助行产品,包括手杖和助步车。

卒中患者基数大、康复黄金窗口期紧急以及康复医疗资源紧缺、我国中老龄化逐步加重…… 在这些背景下,远也科技的肌肉外甲能在院内、家中为相关人群提供轻便、实时、精准的治疗手段和反馈系统,有助于增强患者的信心、毅力和治疗效果。

“我觉得产品是可以传递信任的。我们团队不仅花了大量的时间进行技术优化,也花了大量的时间成为患者的朋友,和他们进行高频次的沟通,了解他们的难点、痛点。”

“当患者很方便地穿上我们的设备,并且能够站起来更加稳定地向前走,看到自己行走的变化 —— 这是我最开心的时刻。” 丁也博士向 DeepTech 说到。

丁也本人是哈佛大学工程学科学博士,在哈佛时就开始深耕可穿戴机器人技术,在学校时的突破性技术论文曾被《科学》杂志机器人子刊刊登。但是,对于他来说,实验室内最尖端的技术还不够,重要的是将科技落实到现实生活中,为人所用、服务于人。

中国首款肌肉外甲问世:1分钟完成穿戴,正在多家三甲医院测试

图 | 肌肉外甲的内部集成电路

远也科技的肌肉外甲现在正在和多家三甲医院进行领创测试。远也团队希望和这些伙伴合作,发挥产品的优势,共同推动智能康复在临床上的应用,把前沿有效的技术及时地应用到需要的患者身上。

据悉,远也科技 2018 年成立于美国波士顿。目前收到了来自 BV 百度风投、高瓴创投、线性资本、乔贝资本、智慧基石资本数百万美元的投资,用于这项技术的研发、产品化和临床试验。

未来,远也科技想要通过先进、智能的可穿戴机器人设备,让机器人能够更好地和人的身体融合、恢复、补充甚至增强人体功能,升级人类的工作和生活方式,努力朝着给人类带来更美好的生活质量而努力。

麻省理工科技评论

From Tech to Deeptech