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钢铁|穿上“钢铁战衣”走路后 我看见另一个世界( 二 )


对人而言，脚下突然遇到凸起，会条件反射做出反应，甚至能够瞬间调整重心避免摔倒，这源于自我保护的本能 。让机器人习得这样的「本能」却不容易，帅梅团队的策略是通过算法计算脚底受力，再依此来调节腿和躯干的步态 。
钢铁|穿上“钢铁战衣”走路后 我看见另一个世界
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帅梅2006年发表论文中的五轴仿人机器人系统示意图 | 来源：IEEE
那时，仿人机器人是一个前沿的学术领域，而帅梅希望做出能够实际应用的技术 。用作医疗器械的「外骨骼机器人」成为了合适的选择 。最初设计时，她的目标是做帮助老年人和偏瘫患者恢复行走功能的机器人 。
或许是研究过步态，让她对人的走路姿势多一分敏锐 。交谈时，帅梅不时从椅子上起身，模仿各种走路姿势 。她脚底贴着地面，左右脚挨在一起，相互向前撮挪——一次在地下通道，她看见一个老大爷用这样的姿势走路，「我就在想，人到老了如果都是这样的一个状态，生活就会很悲哀 。」在北航校园，她经常看到走路不便的退休教师，母亲年纪变大，腿脚也逐渐不便 。
以仿人机器人的技术积累为基础，研究外骨骼下肢的步态研究、控制方式、机构设计，在技术路径上也顺理成章 。于是在 2009 年左右，她将研究的目标转向了下肢外骨骼机器人 。2016 年，大艾公司成立，开始产业运作 。在临床实验中，她发现下肢机器人对脑瘫、截瘫患者都有明显的疗效 。
一年后的 2017 年，邵海鹏在北京第一次穿上了大艾机器人 。「坐着看世界和站着看世界，那是两个世界」 。
半年多前，做电焊工作的他从 17 米高的地方坠落，安全带折断，腰部到胸部的第 11、12 截脊椎断裂性骨折 。从此，他成为一名截瘫患者，肚脐两三寸之下再没有知觉，之后就没有这样「自然地」站起来过了，被机器人带着向前走的时候，双腿依旧没有任何知觉 。但他觉得「跟自已走一样，就闭着眼睛往前走」 。
没有知觉，大脑也无法指挥腿部 。做理疗时，康复师一边将他的腿抬起，一边让他用「意念」想象自己的腿能够抬起——邵海鹏对截瘫前的走路状态还有记忆，而对从没有用双腿走过路的安琪来说，寻找站立的姿势则需要两个人辅助完成，一个人扶着腰，一个人扶着腿 。
「很多人都有一些误区，认为做一个外骨骼，只要能让这个人站起来走几步，就彻底解决了问题 。」帅梅向我解释，普通人拥有自主平衡的能力，外骨骼则是要教会病人在步行的动态中平衡 。由于技术上的创新和临床疗效的验证，大艾机器人在 2018 年获得中国首个外骨骼机器人 CFDA 注册证（这意味着医疗器械可以作为产品进入市场） 。
过去很长一段时间，脊髓损伤在科学上被认为是不可逆的 。生长在人脊椎里的中枢神经，损伤后也不再恢复 。人的功能丧失，就像断裂的电路不可以再传递信息 。不过上世纪 90 年代的研究发现，重复的踏步动作可以让「断电」脊髓重新控制运动 。
这与大脑通过中枢神经传递信号控制运动不同，更像是一种经由外界刺激、被动训练的回路 。「通过机器人被动行走，向身体输入信号 。细胞的生长是局部的 。」三甲医院的康复医师陈思婧向极客公园解释 。
至少目前科学家已经发现，脊髓回路具有某些「可塑性」，并且能够触发一定的功能 。但是中枢神经损伤依旧是世界级的学术难题 。对于那些带着「学术难题」去生活的病人而言，他们更想通过训练去解决细小而具体的问题：比如蹲下来可以再站起来、放开拐杖能够多站一会 。
「每天 1 毫米」
到了 2019 年春天，16 岁的安琪想走出家门 。
经由外骨骼机器人，她的双腿已经学到了走路姿势，她想试一试在没有「机器教练」的帮助下，用自己的双腿探索世界——目标是小区院子外、八车道马路对面商场里的冰淇淋店铺 。这条妈妈日常用 15 分钟走完的路线，她走了 4 个小时，但这是她第一次「独立」行走 。第二天起床，她看见手肘上鼓起了鸽子蛋大小的肿包 。昨天拄着肘拐的劳累让她得了腱鞘炎 。
但她忘不了在那个春天里品尝了冰淇淋的甜 。现在她走同样的路线，从家去到商场，只需要 40 分钟 。
「姐姐，你去跑马拉松，跑得气喘吁吁所用的那些力量，可能就相当于我走了一小步 。」安琪对我说 。
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