美丽成电

　　编者按：2023年3月21日出版的《四川日报》第9版以整版篇幅，以《“外骨骼机器人”已经在上百家医院得到应用 人机智能科学家程洪：创造现实版“钢铁侠”让截瘫患者“站起来走得好”》为题，深度报道了我校机器人研究中心主任程洪带领的科研团队创造现实版“钢铁侠”的故事，全文如下：

　　3月8日，一则高位截瘫患者在“外骨骼机器人”的辅助下抬腿、行走、上下楼梯的短视频走红网络。这项“黑科技”出自电子科技大学机器人研究中心主任程洪带领的科研团队，被誉为残障人士的“福音”。

　　“外骨骼机器人”又称可穿戴机器人，融合了传感、控制、信息、移动计算等技术。这项技术最早来源于军事领域，近年来才逐步应用到医疗康复、工业等领域。2015年，程洪主持完成电子科技大学个人截瘫助行外骨骼系统AIDER。目前，这款“外骨骼机器人”已经升级到了第六代，患者可通过运动想象来操纵机器人执行复杂地形的爬楼梯动作。

　　截至目前，程洪团队研发的“外骨骼机器人”已经在上百家医院得到了应用。程洪希望，未来“外骨骼机器人”能应用到更多的临床治疗场景当中，甚至可以帮助到失能老人，真正实现“人机共舞”。

五年实现穿戴测试

研发周期是国外的五分之一甚至六分之一

　　“爱迪生说过，不要发明卖不掉的东西。”这是程洪很喜欢的一句话，因为它是对科技创新本质的深刻理解，即要以市场需求来牵引科技创新。

　　幼时，程洪生长在自贡荣县近郊的一个村子里，父亲是当地的煤矿工人、母亲在家务农。排行家中老二的程洪自小就聪明好学，但在那个物资匮乏的年代，他真正意义上接触到计算机是在荣县第一中学念初中的时候。

　　那是1986年，程洪正上初一，因为数学成绩优秀，他被选入了学校的计算机小课堂学习。“当时，那些电脑都是全英文的处理系统，我们能学的也就是一些最基础最简单的操作命令。”但正是这段经历，让程洪对计算机有了最初的印象，并激发了他对计算机的好奇心。

　　程洪在西安交通大学攻读博士期间，师从中国工程院院士、人工智能专家郑南宁教授。在导师的悉心指导下，程洪正式走上人工智能方向的科研道路。

　　2009年底，程洪从美国卡内基梅隆大学完成博士后深造回国，怀揣着科研梦想和满腔热情，程洪选择加盟电子科技大学。

　　很快，基于扎实的理论功底和丰富的实践经验，程洪依托电子科技大学自动化工程学院组建了模式识别与机器智能实验室（PRMI），并担任实验室主任。

　　然而，现实应用场景有很多，到底应该选择哪个板块？2010年，不少因“5·12”汶川特大地震截瘫的患者面临着困难重重的康复治疗。当时，国外已经开始使用医用康复“外骨骼机器人”，但动辄几十万美元的价格，让不少截瘫患者望而却步。

　　受此启发，程洪决定带领团队从零开始，将人工智能与康复医学的场景相结合，自主研发一款帮助截瘫患者恢复行动能力的国产“外骨骼机器人”。

　　但是，学科交叉说起来容易，做起来却很不简单。不同的学科往往意味着不同的研究语言与研究文化，需要走出各自的“舒适区”，在交流中打造互通的语言，实现科学问题的整合。

　　“那时，我们团队的人员是完全没有医学知识背景的，一旦碰到医学问题，只能去医院向康复科医生和治疗师请教。”对此，程洪谈到“外骨骼机器人”研发之初最大的困境——患者穿戴的舒适度和安全性，“当时，对我们来讲，下达指令是很简单。只要患者给‘外骨骼机器人’一个指令，它用拐杖或脑机器人接收到后，就会合成步态传送给电机，从而模拟人的行走。但事实上，最初的样机，患者连穿戴都很困难。”

　　直到2015年，程洪带领团队到四川省八一康复中心招募了首批“外骨骼机器人”穿戴试验员，让他们全程参与到了“外骨骼机器人”产品的试验开发中。“一个最大的改变就是，为了提升患者穿戴的舒适度和安全性，我们在原有样机形态的基础上，通过保护和生物力学的分析，加装了‘绑带’，解决了穿戴问题。”

　　2015年9月12日，在全国第九届残疾人运动会开幕式现场，该项目首批志愿者试验员林寒身穿“外骨骼机器人”，举着火炬一步一步走到最后一棒火炬手面前，站立着将火炬传递点燃。这一幕，成为第九届残运会上最令人动容的瞬间。

　　与国外相比，程洪团队研发的“外骨骼机器人”仅用了5年时间就实现了在病人身上的穿戴测试，是国外“外骨骼机器人”研发周期的1/5甚至1/6。因此，我国成为继美国、以色列和日本之后，第四个成功研发“外骨骼机器人”的国家。

技术更新到第六代

应用于上百家医院

　　然而，让截瘫患者“站起来”并不是终点，还得让他们“走得好”。这意味着进一步探索学科间联动的内在逻辑，通过打通壁垒，实现更深层次的学科交叉与协作。

　　一方面，为方便共同参与产品试验开发，志愿者试验员林寒从医院搬到了研发团队附近的出租屋，工作日去参加产品测试。另一方面，程洪团队也在招募医学人才方面积极发力，陆续与成都大学附属医院、华西医院、四川省人民医院、四川省八一康复中心等医疗机构达成合作。“截至目前，我们研发团队120名师生中，已经有10多名医学院的老师和同学加入。”程洪介绍。

　　此外，为了更好地让“外骨骼机器人”产品走向市场化，电子科技大学和上海电气集团共同投资成立了一家集“外骨骼机器人”自主研发、规模生产、市场销售为一体的高科技企业。程洪团队研发的“外骨骼机器人”产品已经全面投入商用，并实现了批量生产，“目前，针对不同的用户，有两种销售模式：对于医疗机构而言，我们做的批量化生产；对于个人患者，也可以做个性化定制。”程洪说。

　　同时，这项前沿“黑科技”也引发了社会各界的关注。2017年，项目成果“物理紧耦合人机系统关键技术及其应用”获得吴文俊人工智能科技进步一等奖；2018年8月，成电造“外骨骼机器人”登上央视原创大型科技挑战节目《机智过人》第二季，同年9月亮相世界人工智能大会；2021年，项目成果“适老机器人人机交互和自主运动关键技术创新、标准化及推广应用”获得中国轻工业联合会科学技术进步一等奖……

　　“目前，我们已经在国内的100多家医院进行了相关应用，比如华西医院、华中科技大学同济医学院附属协和医院等。”据程洪介绍，如今，团队的“外骨骼机器人”产品已经研发到了第六代，能够帮助患者在复杂地形实现爬楼梯任务。

　　不久前，林寒已经试穿了最新款的“外骨骼机器人”，“不同高度的楼梯，我都测试过，完全没有问题。”对于林寒而言，“外骨骼机器人”的出现为他生命中的至暗时刻照进了一道曙光，“它不仅改善了我长期卧床带来的各种并发症，也重拾了我对生活的信心。”如今，林寒不但顺利走进了婚姻生活，还在去年迎来了一对可爱的龙凤胎宝宝。

希望实现“人机共舞”

帮助更多患者拥抱美好生活

　　今年春节期间，因为科幻电影《流浪地球2》的上映，“外骨骼机器人”又火了一把。影片里，主角们穿上机械手臂击退反派的画面，给观众留下了深刻印象。

　　满满的科技感之外，人们更加好奇现实生活中我国“外骨骼机器人”的发展现状与未来。

　　在程洪看来，虽然国外的“外骨骼机器人”研发起步更早，但在现阶段，国内和国外在“外骨骼机器人”整体系统层面已经达到了同样水平，“在单个技术上，相比国外，国内可能还有差距。但在外部的算法上，我认为已经逐渐在超越国外，包括应用场景在内。”据程洪介绍，目前，他带领团队研发的“外骨骼机器人”产品市场占有率已经超过60%。

　　伴随着科学技术的革新和市场需求的增大，相关支持政策也陆续出台。今年1月19日，工业和信息化部、教育部等十七部门印发的《“机器人+”应用行动实施方案》通知中就明确提到：积极推动“外骨骼机器人”、养老护理机器人等在养老服务场景的应用验证。

　　这也是程洪对“外骨骼机器人”未来研发方向的一个重要预设，“不仅能够应用到重症康复训练中，还能帮助行动不便的失能老人。”

　　除此之外，走进电子科技大学机器人研究中心，记者还发现不少其他应用场景的机器人。“其实，我们团队的研究方向是人机智能，包括人和机器的交互、接口、协作、智能等4个维度，‘外骨骼’只是其中一个主要的研究方向。”据程洪介绍，除“外骨骼机器人”外，团队目前还在研究人机共驾、家庭交互等方面的机器人，“比如人机共驾，与现阶段的自动驾驶不同，我们强调人和机器相互能够去协作，意味着它能够理解人在某个时刻需要什么，像我开车时突然打瞌睡，它主动感应到后能够马上接管。”

　　实际上，早在2014年，程洪开始给学生讲人机智能时，就提到过关于对人机智能领域未来发展趋势的展望——人机智能将从封闭的人工智能向开放的人机智能发展。近3年来，人们在通用人工智能领域取得的长足进步也印证了这一点，“比如chatGPT的出现，本质上它就是一个聊天机器人，我们研究的人机智能其实就在往这个方向发展，让机器人在与人交流、交互后再去主动完成指令。”

　　当前，AI正在从1.0迈向2.0时代。在程洪看来，人工智能从本质上来讲仍然是一个机器，研发的初衷也是为了帮助人类，让新技术改变人们的生活方式和思维模式，“我们一直强调人机共舞、人机和谐，实际上就是希望未来人工智能为我们带来更美好的生活。”

　　人物名片

　　程洪，1973年生，四川荣县人，电子科技大学自动化工程学院教授、电子科技大学机器人研究中心主任，博士生导师。2015年主持完成电子科技大学个人截瘫助行外骨骼系统AIDER，目前已经实现产业化。项目成果“物理紧耦合人机系统关键技术及其应用”获得2017年吴文俊人工智能科技进步奖一等奖，“适老机器人人机交互和自主运动关键技术创新、标准化及推广应用”获得2021年中国轻工业联合会科学技术进步一等奖。

　　　报道链接：https://4g.scdaily.cn/html/20230321/227611.html