行走輔助機(jī)器人推遲到年底上市，步行速度可以提高 10%

據(jù) ET News 報(bào)道，三星計(jì)劃 8 月推出的可穿戴式行走輔助機(jī)器人“GEMS Hip”的上市日程將推遲到年末。GEMS Hip 是三星在 CES 2019 上首次公開(kāi)的可穿戴機(jī)器人。該機(jī)器人能夠戴在髖關(guān)節(jié)上，走路時(shí)可以為佩戴者提供 20% 以上的行走力量，步行速度可以提高 10%。其通過(guò)了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO 13482 的認(rèn)證，安全性得到了保證。三星還開(kāi)發(fā)了 GEMS 機(jī)器人，這種產(chǎn)品可以穿在膝蓋和腳踝上。

三星 GEMS Hip 最初為醫(yī)療用途設(shè)計(jì)，后來(lái)該公司將其使用范圍擴(kuò)大到了普通運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品。佩戴該機(jī)器人設(shè)備并四處走動(dòng)，可以產(chǎn)生 PT 康復(fù)訓(xùn)練的效果。三星電子預(yù)計(jì)將在推出兩款 GEMS Hip 產(chǎn)品，一款用于運(yùn)動(dòng)，一款用于醫(yī)療用途。

這款機(jī)器人的生產(chǎn)將由三星電子的主要合作伙伴負(fù)責(zé)，預(yù)計(jì)關(guān)鍵部件也將從國(guó)內(nèi)公司采購(gòu)，一些合作伙伴已經(jīng)開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)機(jī)器人部件。

從明年開(kāi)始，三星電子將培育新的機(jī)器人業(yè)務(wù)，作為未來(lái)的增長(zhǎng)業(yè)務(wù)。為此，去年年初，在消費(fèi)電子(CE)部門負(fù)責(zé)人的直接控制下，三星成立了一個(gè)機(jī)器人任務(wù)組(TF)。今年年底，機(jī)器人商業(yè)化 TF 升級(jí)為機(jī)器人業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)。三星電子副主席 Jong-hee Han 在 3 月的定期股東大會(huì)上宣布，他將把機(jī)器人作為一項(xiàng)新業(yè)務(wù)來(lái)發(fā)展。

IT之家了解到，在推出醫(yī)療和運(yùn)動(dòng)機(jī)器人后，三星有望迅速將其產(chǎn)品陣容擴(kuò)大到服務(wù)機(jī)器人，如服務(wù)機(jī)器人，這將迅速擴(kuò)大市場(chǎng)。根據(jù)市場(chǎng)研究公司 Counterpoint Research 的數(shù)據(jù)，未來(lái)四年，服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)的年均增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將接近 30%。

在今年的世界人工智能大會(huì)上，醫(yī)療機(jī)器人表現(xiàn)搶眼。上海研發(fā)的多臂腔鏡手術(shù)機(jī)器人斬獲大會(huì)最高榮譽(yù)SAIL獎(jiǎng)，智能咽拭子采集機(jī)器人、智能外骨骼機(jī)器人、膝關(guān)節(jié)手術(shù)機(jī)器人、血管介入機(jī)器人等設(shè)備的亮相，令人們對(duì)未來(lái)更精準(zhǔn)、高效、安全的智能化醫(yī)療產(chǎn)生更多期待與遐想。

作為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，醫(yī)療機(jī)器人的設(shè)計(jì)制造應(yīng)用需要多學(xué)科融合發(fā)展的推動(dòng)。從專業(yè)角度來(lái)看，今天我們所見(jiàn)的醫(yī)療機(jī)器人的智能化水平，實(shí)際上還有相當(dāng)大的提升空間。然而，接受完全可替代醫(yī)生的機(jī)器人，我們真的準(zhǔn)備好了嗎?

醫(yī)療機(jī)器人是高端智能醫(yī)療裝備的代表。經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，它們已成為越來(lái)越受醫(yī)生歡迎的手術(shù)助手。我國(guó)醫(yī)療機(jī)器人的科研與產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷20多年發(fā)展后，也呈現(xiàn)出“遍地開(kāi)花、爭(zhēng)相斗艷”的態(tài)勢(shì)。在全球后疫情時(shí)期，“大健康”產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展期，醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展既面臨重大機(jī)遇，又面臨極大挑戰(zhàn)，醫(yī)療機(jī)器人也迎來(lái)了更寬闊的發(fā)展跑道。

劃時(shí)代序幕 手術(shù)臺(tái)出現(xiàn)機(jī)器人

按照醫(yī)療機(jī)器人應(yīng)用的場(chǎng)景不同，醫(yī)療機(jī)器人一般可分為醫(yī)院自動(dòng)化設(shè)備、手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)與輔助機(jī)器人三大類。其中，手術(shù)機(jī)器人是醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域的核心，其技術(shù)要求和門檻都是最高的。

一般認(rèn)為，首次將機(jī)器人技術(shù)與手術(shù)場(chǎng)景相結(jié)合是在1985年。這一年，美國(guó)洛杉磯醫(yī)院工業(yè)機(jī)器人PUMA 560被應(yīng)用于神經(jīng)外科顱內(nèi)活檢，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人輔助定位下的精準(zhǔn)采樣。這一探索性的大膽嘗試，拉開(kāi)了機(jī)器人作為智能手術(shù)工具的劃時(shí)代序幕。

1992年，IBM與美國(guó)加州大學(xué)合作研發(fā)的ROBODOC骨科機(jī)器人誕生。它可協(xié)助外科醫(yī)生進(jìn)行髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)，也成為首個(gè)獲得FDA(美國(guó)食品藥品監(jiān)管局)批準(zhǔn)的手術(shù)機(jī)器人。

上世紀(jì)90年代中期，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家迎來(lái)了手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域的產(chǎn)品突破期。由美國(guó)斯坦福研究所成立的Computer Motion公司開(kāi)發(fā)出的自動(dòng)內(nèi)窺鏡優(yōu)化定位系統(tǒng)(AESOP)實(shí)現(xiàn)了手術(shù)機(jī)器人的商業(yè)化。這款機(jī)器人可由醫(yī)生通過(guò)聲音指令控制機(jī)器人手臂，操縱內(nèi)窺鏡攝像機(jī)來(lái)輔助腹腔鏡手術(shù)，從而避免了扶鏡手生理疲勞造成的鏡頭不穩(wěn)定。

2000年，在以上前期研究基礎(chǔ)上，美國(guó)直覺(jué)外科公司根據(jù)腹腔鏡手術(shù)臨床需求，對(duì)AESOP機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，研發(fā)出一款通用型的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，即達(dá)芬奇機(jī)器人，并獲得FDA批準(zhǔn)。

21世紀(jì)之前，我國(guó)在手術(shù)機(jī)器人方面的研發(fā)尚處于起步階段。從時(shí)間軸上看，我國(guó)手術(shù)機(jī)器人的發(fā)展較歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家滯后十年左右。但是，我國(guó)手術(shù)機(jī)器人的研究在醫(yī)工合作下成為后起之秀，也在很多關(guān)鍵技術(shù)上呈現(xiàn)出另辟蹊徑的特色，并在近十多年間出現(xiàn)了多類產(chǎn)品的突破發(fā)展。

與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)大量的臨床需求吸引了國(guó)外手術(shù)機(jī)器人公司紛紛將目光投向中國(guó)市場(chǎng)。國(guó)外產(chǎn)品在進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的同時(shí)，也會(huì)進(jìn)一步與國(guó)內(nèi)臨床醫(yī)生的手術(shù)范式習(xí)慣相融合，并在功能上進(jìn)行調(diào)整。目前，已有一些國(guó)外手術(shù)機(jī)器人公司與國(guó)內(nèi)高校、研究機(jī)構(gòu)、醫(yī)院和企業(yè)開(kāi)展合作，聯(lián)合建立研發(fā)中心，助推新一代手術(shù)機(jī)器人的升級(jí)發(fā)展。近日，由美國(guó)西北大學(xué)(Northwestern University)主導(dǎo)的國(guó)際工程師團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造并展示了有史以來(lái)最小的遙控行走機(jī)器人。這種亞毫米級(jí)機(jī)器人的神奇之處在于，它可以通過(guò)激光遙控行走、彎曲、扭曲、轉(zhuǎn)彎和跳躍。

該團(tuán)隊(duì)表示，這款“微型機(jī)器人”可以擴(kuò)展小型系統(tǒng)的功能和性能，使其更接近現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用，比如修復(fù)或組裝小型結(jié)構(gòu)或機(jī)器，又或者作為外科助手，清除阻塞的動(dòng)脈以阻止內(nèi)出血或消除癌癥腫瘤。

與現(xiàn)有的小型化機(jī)器人制造方法不同，該團(tuán)隊(duì)的亞毫米機(jī)器人設(shè)計(jì)方法不需要復(fù)雜的硬件、電力或連接到遠(yuǎn)程控制設(shè)備。該團(tuán)隊(duì)的新方法受到了立體書中的3D圖片的啟發(fā)，研究小組在螃蟹機(jī)器人身上使用了形狀記憶合金，用激光從不同角度加熱它，刺激它的形狀發(fā)生變化，并在此過(guò)程中產(chǎn)生能量讓它移動(dòng)——激光的方向決定了機(jī)器人的移動(dòng)方向。

為了制造出像蟹爪一樣的機(jī)器人，工程師們首先將機(jī)器人的鎳鈦諾關(guān)節(jié)和支撐結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺(PI)骨架轉(zhuǎn)移打印到一個(gè)拉伸的硅膠彈性體基底上。接下來(lái)，他們釋放基板上的張力，使硅片收縮，使平面鎳鈦諾/ pi設(shè)計(jì)彎曲并彈出，形成一個(gè)小螃蟹的3D形狀。這些微型機(jī)器人僅有半毫米寬，可以通過(guò)外部掃描激光進(jìn)行控制。

工程師們用掃描激光反復(fù)加熱和冷卻螃蟹的鎳鈦諾關(guān)節(jié)，使其擴(kuò)張和收縮(控制運(yùn)動(dòng)幅度、速度和方向)，從而啟動(dòng)了微型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。在之后的耐久性測(cè)試中，Rogers和他的同事們發(fā)現(xiàn)，鎳鈦合金接頭可以在520納米掃描激光下進(jìn)行超過(guò)10萬(wàn)次連續(xù)的加熱-冷卻轉(zhuǎn)換，而不會(huì)失去穩(wěn)定性。

當(dāng)激光照射到機(jī)器人身上時(shí)，它們的關(guān)節(jié)會(huì)因受熱而擴(kuò)張。當(dāng)激光停止發(fā)光時(shí)，它們的關(guān)節(jié)會(huì)隨著冷卻而收縮。這導(dǎo)致它會(huì)像螃蟹一樣快速移動(dòng)，其速度和方向取決于光的頻率和角度。