文 | 動脈網(wǎng)
隨著國家一系列人口政策出臺和落地，大眾對老齡化進程有了越來越具體的感知。伴隨著人口結構帶來的緊迫感，應對老齡化的銀發(fā)經(jīng)濟、老年健康產(chǎn)業(yè)迎來市場機遇。
智能技術作為高效保障老年人健康的方式之一，已成為大勢所趨?！丁笆奈濉眹依淆g事業(yè)發(fā)展和養(yǎng)老服務體系規(guī)劃》提出，要促進老年用品科技化、智能化升級；具體到產(chǎn)品上，要發(fā)展外骨骼康復訓練、認知障礙評估和訓練、溝通訓練、失禁康復訓練等。
其中，運動能力對老年人身心健康、社會生活參與度乃至整體生活質(zhì)量都有著直接影響，而外骨骼機器人作為熱門的智能化產(chǎn)品，可幫助患病老年人恢復行走功能或增強助力，將在老年人的康復治療、健康維護、日常生活等多個層面發(fā)揮價值，堪稱“行走的神器”。
驅(qū)動技術迭代，外骨骼機器人發(fā)展迅速
20世紀60年代，下肢外骨骼技術開始發(fā)展起來，最初用于軍事，而后被逐步用于康復治療領域，國外研究早于國內(nèi)。20世紀80年代開始，外骨骼機器人的研制與應用在全球范圍內(nèi)獲得普遍的高度重視，并且在醫(yī)療、工業(yè)與軍事領域全面發(fā)展。
外骨骼機器人的驅(qū)動技術直接影響產(chǎn)品性能和穿戴性，也是影響其未來發(fā)展的重要因素。
近年來，驅(qū)動系統(tǒng)的迭代推動了外骨骼機器人發(fā)展：在傳統(tǒng)驅(qū)動技術的基礎上衍生出使用氣動肌肉、電活性聚合物、磁流變液等新型致動器的驅(qū)動技術，在傳統(tǒng)致動器的基礎上發(fā)展出柔性/可變剛度致動器，創(chuàng)新驅(qū)動技術的同時也為國內(nèi)外科研人員提供了新的研究方向。
國外已有多款代表性的外骨骼機器人應用于醫(yī)療領域，尤其是用于康復訓練。
以色列公司Lifeward（原ReWalk Robotics，2024年9月宣布更名Lifeward）研發(fā)的下肢外骨骼機器人ReWalk，適用于脊髓損傷、不完全截癱、中風等患者，幫助患者恢復行走能力，是全球首款獲得FDA的外骨骼機器人。ReWalk主要由連接兩側髖關節(jié)和膝關節(jié)的機器人步態(tài)裝置、外部電池組、無線模式選擇器和傳感器組成。
EksoNR是美國Ekso Bionics開發(fā)的一款外骨骼機器人，用于卒中和脊髓損傷、獲得性腦損傷患者的康復，包括創(chuàng)傷或動脈瘤、腦腫瘤、氧氣損失或其他疾病導致的損傷；EksoNR的適應癥還擴大到多發(fā)性硬化癥。
此外，日本Cyberdyne、瑞士Hocoma、美國Parker Hannifin、新西蘭Rex Bionics、韓國三星等公司也推出了多款外骨骼機器人。
在全球范圍內(nèi)，外骨骼機器人在幫助肌能衰退的老年人進行康復訓練、提高老年人行走能力和生活質(zhì)量方面都發(fā)揮了舉足輕重的作用；同時，技術快速迭代，產(chǎn)品逐步走向機械化和智能化。
探索技術融合，康復應用趨于多樣化
盡管國內(nèi)的外骨骼機器人研發(fā)應用起步相對較晚，但隨著科技研發(fā)投入加大、機器人研制技術演進以及跨國企業(yè)在國內(nèi)布局，國內(nèi)已涌現(xiàn)出一批外骨骼機器人創(chuàng)新研發(fā)公司，其產(chǎn)品應用于不同的康復訓練。
造成運動功能障礙的原因眾多，患者所需的治療方式不一。以下肢外骨骼機器人為例，產(chǎn)品主要是輔助患者進行站立及行走，動力關節(jié)主要是髖、膝和踝，讓髖關節(jié)實現(xiàn)屈曲伸展，膝關節(jié)實現(xiàn)屈曲伸展，踝關節(jié)實現(xiàn)背屈和跖屈。整體來看，下肢外骨骼康復機器人主要起到了步態(tài)矯正、增強助力、運動代償?shù)茸饔谩?/p>
步態(tài)矯正方面，下肢外骨骼機器人在康復醫(yī)療機構已有大量應用，其主要特點在于擁有多個主動關節(jié)，以及先進的傳感和意圖識別技術。這類設備專注于步態(tài)的矯正，同時避免二次傷害和機器剛性摩擦，其設計核心在于準確識別患者的運動狀態(tài)，并提供安全的矯正力。
這些產(chǎn)品中，程天科技推出的悠行UGO康復外骨骼適用于脊髓損傷、腦卒中、下肢肌無力或其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病導致下肢運動功能障礙患者；產(chǎn)品基于“神經(jīng)可塑性”原理，多傳感器融合、感知運動意圖，糾正異常步態(tài)、建立正常步態(tài)。
安杰萊的LiteStepper單下肢外骨骼康復訓練器則專為偏癱患者設計，輔助偏癱患者針對患側下肢進行康復訓練。產(chǎn)品采集患者健側主動運動的步態(tài)信息、研判運動意圖、分析并學習其步態(tài)特征，帶動患側進行與健側相適應的運動再學習康復訓練。
邁步機器人的H系列下肢外骨骼康復訓練機器人以專利技術柔性驅(qū)動器作為動力輸出，并通過特有專利技術動力踝關節(jié)提供背屈助力，在助力下重復練習屈、伸動作，糾正足下垂和足內(nèi)翻的問題，提升平衡能力，糾正異常步態(tài)。
增強助力方面，產(chǎn)品主要在于幫助那些由于肌力不足而行動不便的老年人，特別是能夠獨立行走而無需外部支撐的患者；針對肌力退化的老年人或骨折后康復患者，其設計則需注重提供額外的力量支持。
例如，傅利葉的ExoMotus M4可幫助各類型下肢運動障礙的患者在早期實現(xiàn)站立及步行功能訓練，在康復早期給用戶提供正確的感覺輸入，抑制異常步態(tài)形成。
增強助力型產(chǎn)品的核心特性包括輕便性、長續(xù)航力和精準的步態(tài)識別能力，可采用輕型柔性外骨骼設計。
如司羿智能的EasyWalk下肢軟體外骨骼幫助解決卒中患者、腦外傷等的行走障礙問題，產(chǎn)品采用了軟體結構，僅重3kg，集中在腰部、易于穿戴，可避免傳統(tǒng)剛性外骨骼強制用戶行走的機械運動形式。
運動代償方面，產(chǎn)品主要為完全或部分喪失運動能力的截癱患者設計，通過設備的運動功能來代償患者失去的行動能力。這類設備將安全性和穩(wěn)定性作為設計首要，兼顧患者日常生活的運動需求，并力求模擬自然步態(tài)。
以布法羅機器人推出的Aider為例，產(chǎn)品能實現(xiàn)獨立站立行走，可用于步態(tài)訓練、下肢肢體運動訓練、肢體協(xié)調(diào)性訓練、力量訓練、認知訓練和姿態(tài)控制訓練等，進行全身系統(tǒng)性協(xié)調(diào)訓練，可針對脊髓空洞癥、脊髓炎、脊髓損傷等導致的截癱或四肢癱的患者進行。
近年來，康復外骨骼機器人積極探索技術融合，促進產(chǎn)品升級迭代，并進一步提升產(chǎn)品的安全性、有效性和智能化。
基于腦機接口的外骨骼系統(tǒng)將運動意圖轉(zhuǎn)換為外骨骼的控制信號，使患者可以在外骨骼的驅(qū)動下執(zhí)行運動，提供了更為豐富的感覺運動反饋，在結構和功能方面提高神經(jīng)系統(tǒng)可塑性，實現(xiàn)意圖－驅(qū)動閉環(huán)反饋，為下肢運動功能康復提供新的治療策略。
虛擬現(xiàn)實及增強現(xiàn)實技術或可創(chuàng)造沉浸式虛擬環(huán)境，或可將虛擬世界與現(xiàn)實環(huán)境疊加，二者由此成為數(shù)字世界與真實場景的連接紐帶；運用到外骨骼康復中，則可將康復訓練系統(tǒng)融入真實環(huán)境，為用戶帶來真實、多樣化的交互體驗，尤其適合在家庭康復場景、沒有康復治療師干預的情況下使用。
此外，隨著近年來人工智能技術的不斷進步，人工智能也已應用于外骨骼機器人，幫助患者進行功能性行走和步態(tài)訓練、進行外骨骼的安全性、耐受性和行走功能功效評估，可進行深度學習的智能機器人研發(fā)已成為必然趨勢。如愛布機器人研發(fā)了基于人工智能算法的智能外骨骼機器人，專業(yè)化訓練模式，幫助患者實現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)整體康復。
因此，腦機接口、人工智能、虛擬現(xiàn)實及增強現(xiàn)實等前沿技術逐步融入外骨骼機器人研發(fā)制造，使得外骨骼機器人更能從真正意義上成為一套穿戴在身體外部，能夠與使用者協(xié)調(diào)或平行工作，以增強身體素質(zhì)和完成既定動作為目的的智能設備。
應用空間開拓，產(chǎn)品能否普及到“人均”一套？
總的來說，隨著我國人口老齡化進程加深，在康復護理資源整體不足的背景下，外骨骼康復機器人可在醫(yī)療機構內(nèi)助力老年人康復效率和質(zhì)量的提升。隨著延遲退休等一系列與老齡化相關的政策落地，老年人對來自行動能力的功能康復更加重視，行業(yè)機遇進一步擴大。
在這一趨勢下，外骨骼機器人的應用場景正加快從醫(yī)療機構延伸至家庭，在康復中后期使用，或作為日常助行工具使用，以幫助患者更好地恢復功能、回歸社會、預防復發(fā)。目前，多家企業(yè)已布局居家康復型的外骨骼機器人、消費級助行設備，解決個人康復訓練、日常行走等問題。
其中，程天科技推出了悠行UGO康復外骨骼個人版，適用于社區(qū)和家居場景的個人康復使用，設備采用機械固定和綁帶保護設計，可根據(jù)使用者的身體參數(shù)進行手動刻度調(diào)節(jié)，操作簡單，非專業(yè)人員在學習后即可協(xié)助穿戴者使用。
新松機器人的下肢外骨骼訓練器在用戶與專業(yè)醫(yī)生或治療師定期溝通下，也可用于居家場景，幫助偏癱患者激發(fā)患側肢體主動參與能力，提高日常生活水平；并幫助患者糾正異常步態(tài)和足內(nèi)外翻、足下垂問題，改善雙腿重心分布，增加患側著地時間，提高步行速度。
很顯然，外骨骼康復機器人在老年人由疾病康復轉(zhuǎn)變至健康狀態(tài)輔助方面應用價值巨大。同時，外骨骼技術已在工業(yè)、物流等重體力勞動領域有諸多應用，減輕勞動者長期工作時的負擔，并減少腰肌勞損等問題。例如，太希智能的有源腰手外骨骼機器人可為用戶的大腿、腰部、手部進行智能助力；傲鯊智能的外骨骼機器人覆蓋上肢、腰部、下肢、全身等，還推出“千元級外骨骼”產(chǎn)品；邁寶智能的產(chǎn)品已經(jīng)切入到工業(yè)物流、汽車裝配、家政服務等多個領域。
因此，對于仍參與體力勞動的老年人來說，工業(yè)型外骨骼機器人也能起到健康維護的作用。據(jù)了解，作為全球老齡化水平最高的國家之一，日本的外骨骼機器人發(fā)展主要源于老齡化帶來的社會需求。在日本，產(chǎn)業(yè)巨頭進行外骨骼產(chǎn)品研發(fā)時，醫(yī)療與工業(yè)并重，除了助老助殘的醫(yī)療應用之外，許多公司在申請專利的同時還把目光投向了工業(yè)應用，即通過外骨骼技術減輕工人作業(yè)負重。
外骨骼機器人面向醫(yī)療和工業(yè)有著技術上的同一性，同步發(fā)展策略可提升研發(fā)效率。不過，國內(nèi)企業(yè)在醫(yī)療應用和泛工業(yè)應用的融合研發(fā)上涉足還不多，隨著人口老齡化和勞動力短缺的問題日益突出，既解決老年人的康復問題，又針對老年人身體機能特征、解決勞動場景中的健康維護問題，有望成為外骨骼機器人市場進一步發(fā)展壯大的路徑之一。
但要看到，外骨骼機器人普遍價格昂貴，在全球市場內(nèi)，大多在數(shù)萬至數(shù)百萬之間，核心部件的成本和終端產(chǎn)品價格成為制約外骨骼機器人商業(yè)化的一大因素。此外，無論在哪個場景，多數(shù)老年群體對外骨骼器械的了解還較少，也在一定程度上制約了產(chǎn)品的應用。
當然，外骨骼機器人也被應用于兒童及其他相應疾病的康復訓練，本文暫不討論。
對于老齡化而言，外骨骼機器人的市場需求已是確定性的存在。未來，隨著科技進步、大眾消費能力與意愿提升，對罹患疾病導致行動不便或運動能力下降的老年人來說，是否能實現(xiàn)“人均”一套外骨骼以獲得更佳的晚年生活質(zhì)量？這還取決于行業(yè)通過持續(xù)的技術迭代降低產(chǎn)品成本，進一步驗證產(chǎn)品安全性與有效性，并加深目標群體對外骨骼產(chǎn)品的認知。