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帅梅 用技术让行动障碍者站起来

  博士毕业于西安交大机械学院,攻克了困扰我国多年的高端数控技术;博士后进入清华大学机器人实验室,进行仿人机器人机构设计、控制算法和步态规划研究,取得多项成果;如今是北航生物与医学工程学院副教授、北京大艾机器人科技有限公司董事长的帅梅,带领团队研发的外骨骼机器人艾康、艾动于6月26日获得CFDA注册证,成为我国首个通过CFDA认证的下肢外骨骼机器人。目前,大艾机器人共有专利15项,其中发明专利6项,实用新型6项。

  锲而不舍

  在多个领域取得新成果

  对帅梅的印象,源于一次随队调研,见她一溜小跑从电梯口“飞奔”到前厅,接待调研组成员时的情形,“帅”气十足,优雅一如她最近更新的朋友圈图像:头发上别着一朵不知名的小花,无框眼镜尽显时尚睿智,就那样静静地站在那里,面带微笑看向远方。

  在同事眼里,帅梅是个精力充沛、思维敏捷的公司掌舵人。

  帅梅出身于中医世家,家里的长辈大多从医。在清华精密仪器系制造所读博士后期间,她就已经发明了一种可以在崎岖路面行走的机器人,想要应用于医疗行业。

  1994年起,帅梅开始从事高端数控技术研究,带队成功完成我国第一台完全自主知识产权的五轴五联动数控系统及“HJ044五座标五联动数控镗铣床(‘211’项目)”研发,后又成功研发了“八轴八联动大型并联机床数控系统”和“专用四轴联动高性能变传动比差速器数控刨齿机数控系统”。

  “这些在工作中形成的科研成果为后来进入机器人方向的研究打下了坚实基础。”帅梅说,慢慢地开始进行仿人机器人方向的研究,主要包括进行仿人机器人动态步行控制策略及实现方法、各种柔性机构设计等。

  随着研究的深入,帅梅带领团队承担了国家自然科学基金项目“柔性足部系统及仿人机器人不平整地面行走控制策略研究”、教育部新教师基金项目“动态适应不平整地面仿人机器人柔性足部系统及行走控制研究”和中国博士后科学基金项目“不规则地面仿人机器人稳定行走实时控制技术研究”,也都陆续取得丰硕成果。其中,论文“不平整地面仿人机器人行走控制策略”获中国机械工程学会优秀论文奖。

  一次考察医院时,帅梅发现很多医院的康复科,基本只给患者提供一张床并进行如按摩、针灸等理疗,但能科学帮助患者进行康复训练的硬件设备基本没有。回到家中,看着自己的母亲腿脚越发不便,帅梅便想,能否研发一款帮助腿脚不方便病人行走的产品。

  2009年起,她便开始主攻医疗机器人研究和产品实现,主持的医疗机器人项目有科技部支撑计划课题“穿戴式下肢外骨骼减重康复系统关键技术研究及应用示范”、国家自然科学基金项目“外骨骼机器人柔性变刚度机构原理及康复机理研究”和北京市重大科技计划项目“穿戴式下肢外骨骼智能康复机器人系统装备研制”。

  不忘初心

  带着使命感去创业

  外骨骼,这一美国科幻大片式的尖端概念,在几年前还只是我国众多下肢功能障碍人群的镜花水月。“那时候我个人所有的研究方向和成果都集中在外骨骼智能康复机器人领域,是时候集中优质资源让产品尽快实现产业化,这样才能让技术更快造福人类。”帅梅说。

  在目睹了众多运动功能障碍人群以及他们整个家庭的不幸境遇之后,更加坚定了帅梅的信念,她希望借助自己掌握的技术研发一种在传统的针灸、按摩等疗法无能为力的情况下能够让他们恢复行走的医疗设备。

  “创业前,我几乎一直在高校读书工作,环境简单,象牙塔式的小天地,专心从事学术和教学。”帅梅说。高薪的工作,优渥的环境,受人尊敬的社会地位。从高校走出来,帅梅说自己下了很大的决心,最大的挑战就是克服腼腆害羞,担心跟陌生人打交道的心理。

  怎么克服?创了业,那就必须硬着头皮上,再害羞、再不敢开口见面说话,那都得往前冲。帅梅说,每次提前把想说的话写下来,在心里过很多遍见面的聊天场景及怎么沟通怎么回答。见面沟通后,反思自己交流不好的地方,想好怎样说更得体,下次再改进,就这样,慢慢克服了怕被陌生人拒绝的心理,学会了跟客户顺畅的交流。“这个方面,我克服、学习了好多年。”她说。

  2012年,帅梅团队与北京积水潭医院合作研发了第一代外骨骼康复机器人。在经历了不下五个版本的更迭后,2015年底,双下肢式康复机器人开始进行市场运作。这款机器人主要针对脊髓损伤患者,适用于康复中后期,这一类患者需要使用双拐保持平衡,而机器人则以类人的自然行走步态、真实的行走方式,支撑并带动他们进行康复训练。

  恰逢2016年机器人大热,站在这个风口,为了实现科研成果转化以及规模化运作,2016年4月,帅梅与几位志同道合的好友共同创立了大艾机器人。公司创立初期,便获得了1200万元天使轮投资,加速了大艾的产业化进程。

  2017年初,大艾机器人申请的“下肢外骨骼康复训练机器人”正式通过北京市食品药品监督管理局批准为“北京市创新医疗器械”,这也是自2016年9月1日起《北京市医疗器械快速审评审批办法(试行)》施行以来,北京市食药监局组织专家审查通过的首例二类创新医疗器械产品。

  勇往直前

  研发最好的外骨骼机器人

  在2017年北京科博会上,一位患截瘫的中年男子穿戴着下肢外骨骼机器人向前迈步行走,引来众多参观者围观。

  这次展会上,大艾机器人两款外骨骼产品——艾动、艾康亮相。艾动是一款双足型外骨骼机器人,外型酷似人类的下肢,可以进行快速适配,艾动的腿杆采取特殊工艺,可以非常方便快捷的调节,无需费时费力进行拆卸工作,只需调节腿杆长度和腰部宽度就可以提供给不同体形的患者使用。艾动可以带动患者在不同环境下行走,上下楼梯、公园里散步再也不是残疾人遥不可及的梦。

  另一款机器人是带平衡车架的艾康,这款机器人同样可以快速适配,除适合胸部以下截瘫之外,目前已验证适合颈段脊髓损伤以及偏瘫患者使用,平衡车架连接腰部护具,能使患者以更符合行走生物力学特性的方式进行康复训练,防止患者摔倒的同时还能让介入康复时间提前,使康复效果提升,并能提高训练的舒适性,使处于病痛中的患者不对训练排斥,保证有效训练时间。

  帅梅说,大艾外骨骼康复机器人是目前世界上唯一真正意义上的康复医疗机器人。为何将其定义为“真正意义上的”?因为患者需要的是一个真正用于医疗的康复设备,能够助其高效康复站立行走,并非“概念”机器人。

  今年6月,北京大艾机器人科技有限公司的外骨骼机器人艾康、艾动获得CFDA注册证,成为中国首个通过CFDA认证的下肢外骨骼机器人。

  获得注册证后,大艾机器人在开发区建设的康复试验室也正式对外开放。十年前因脑出血致使留下严重偏瘫后遗症的丁阿姨成为首批试用者之一,在经过20多天训练后,如今可完成主动患腿屈膝,之前的双膝关节挛缩,仅患侧腿支撑且短促,如今双腿支撑期加长,患腿由拖地行走改为抬腿行走,步态改善明显。

  “看到一个个原来根本没有办法治疗的下肢行走功能障碍患者,短短几天内都有很大的进步和改善,真是发自内心为患者感到开心,那种成就感和自豪感,也是对团队上千次改进的外骨骼康复机器人最好的回报。”帅梅说。

  在帅梅看来,开发区有最大、最高端的生物医药产业,高端人才集中,专业交流方便,同时,政府也为大艾机器人提供了很好的展览、展示机会,对企业的成长发展有很好的促进作用。她说,下一步,大艾机器人将坚持创新,继续保持引领外骨骼机器人行业的优势,加快大艾产品的产业化进程,做到产品技术、质量双优,更好地服务全国患者。


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