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本世纪以来，全球多家企业投入大量资源研发下肢助残机器外骨骼系统。这些系统将投入于康复使用，未来或逐步推广至日常使用。机器人外骨骼将彻底改变下肢瘫痪患者的康复治疗和日常生活。目前，全球比较知名且已形成产业化的机器外骨骼系统公司主要有：日本的Cybernics公司、美国的Ekso Bionics公司、以色列的ReWalk Robotics公司及新西兰的Rex Bionics公司。下面就让我们来简单了解一下这几家公司。 日本Cybernics公司 日本筑波大学的Cybernics研究中心是日本顶尖智能机器人研究中心，由日本筑波大学教授山本嘉之于1991年创立。1995年，第一台HAL（Hybrid Assistive Limb，混合助力机器人外骨骼）样机诞生。2004年，山本嘉之教授创立了Cyberdyne公司并推出了全身机器外骨骼HAL-5。 HAL由两套Cybernics控制系统构成：生物意识控制系统（CVC）和自主控制系统（CAC）。这是HAL与其他机器外骨骼相比的独特优势，通过固定在皮肤表面的传感器搜集肌电信息，CVC可以判断行动意图，控制动力装置。而CAC则利用计算机存储动作模型，完成并记忆助力动作。HAL的两套控制系统互相配合，为患者架构了一个替代神经网络，相当于一个外接大脑/神经系统。HAL机器腿的运动完全由使用者通过自动控制器来控制，不需要任何操纵台或外部控制设备。HAL由背囊、内装计算机和电池的一组感应控制设备、4个电传装置组成。 HAL以灵活的租赁方式受到了医疗机构的欢迎，至2013年底东京地区的150间医院已经累计租借了330套HAL。使用者支付5200美元左右的初期导入费后，就能够以每月大约1700美元的价格进行租赁使用。
图1：Cyberdyne公司的机器外骨骼HAL-5 美国Ekso Bionics公司 Ekso公司创立于2005年，2012年推出了复健型的下肢外骨骼系统，并拿到了FDA的医院使用许可。这套系统大量采用了铝合金、钛合金、碳纤维等金属和复合材料。系统还内建了高精度的感应器、微型驱动马达、拟人关节，还有速度极快的中央处理器和强大的软件系统。Ekso的软件是整套系统的核心，它提供了 3 种模式供用户选择，包括了FirstStep（康复治疗师辅助进行）、ActiveStep（用户自主控制模式） 和ProStep（自动感应用户身体动作触发每一步），用户可以根据自身的情况和康复进度来选择。另外，它还内置了语音辅助系统，可以发声来帮助用户调整正确姿势。同时还能统计并上传相关数据，以便医疗人员分析使用。 至2014年上半年，Ekso向65家治疗中心共销售了80台设备。在产品线上，除医疗外，Ekso也在军事、民用、救援等领域进行了多方位的尝试。目前军用产品已经交付原型机，工业型号的开发也进入交付前状态。
图2：Ekso公司的复健型下肢外骨骼系统 以色列ReWalk Robotics公司
ReWalk由本人即是瘫痪患者的阿米特·高弗尔博士创建。Rewalk的技术是使用体感芯片，扑捉患者的肢体动作，帮助行走。Rewalk通过电池驱动关节部位的电机，在行走过程可以感知用户重心的变化。除了行走，Rewalk可以帮助用户起立，坐下，上下楼梯。用户使用Rewalk可自行完成安装和拆卸。ReWalk Robotics公司旗下共有两款产品，分别是ReWalk 个人版和ReWalk 康复版；前者主要适合家庭和工作环境使用，后者则是用于临床修复。截至今年8月1日，ReWalk Robotics公司共售出62台Rewalk康复版和19台Rewalk个人版。公司旗下的Rewalk个人版2012年底拿到欧盟CE认证，2014年6月通过FDA认证，Rewalk是第一款通过FDA认证的个人使用产品。
图3：ReWalk Robotics公司的ReWalk 个人版 新西兰Rex Bionics公司 位于新西兰奥克兰市的Rex Bionics公司由Robert Irving和他的儿时好友Richard Litle共同创办。Rex外骨骼采用了坚固的轻质材料，从下至上的多处尼龙搭扣以及腰间的宽腰带将使用者的身体与外骨骼捆绑在一起。为了兼容轮椅的操控习惯，Rex用腰间的两个操纵杆进行姿态控制。Rex重量为38公斤，由一个轻便充电池提供动力，充电一次可全天使用。每个Rex装置都是为病人度身订造的，预计售价最少约15万元。Rex机器外骨骼的优劣势均很明显，Rex是唯一一家无需拐杖支持的自助式设备，适用于四肢瘫痪患者，即便是下肢瘫痪患者，也可以彻底解放双手。但Rex在步态和可调节方面具有明显劣势，公司表明下一代产品会有所改善。
图4：Rex Bionics公司的机器外骨骼系统 Cyberdyne、Ekso Bionics、ReWalk Robotics和Rex Bionics四家机器外骨骼公司各具特色， Cyberdyne人机反馈优势凸出，Ekso欧美市场布局广泛，ReWalk被FDA批准提供先发优势，Rex支持无支撑式独立行走（为四肢瘫痪患者提供解决方案）。就技术先进性而言，目前仅有HAL一家实现了生物意识控制技术，并且有专利支持。在使用便捷方面，HAL比ReWalk及Ekso轻巧一倍，ReWalk和Ekso机器重23kg，而HAL仅为12kg重。在销售方式上，REkso Bionics、ReWalk Robotics和Rex Bionics均是出售设备的方式；而Cyberdyne是租赁的形式，公司收取月租。从医疗产品的深入开发上，Rewalk目前领先，毕竟FDA 的认证敲开了27万瘫痪患者的美国零售大门，还有更大的物理康复和治疗中心的市场有待覆盖。而EKSO和CyberDyne产品线更全，除了医疗领域，还在军事、工业等多条道路上发展。 （本文内容/图片转自网络，仅供参考，一切诊断及医疗的依据请遵从医生的指导。） |
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