幫8歲腦性麻痺兒童踏出第一步！首個兒童步態外骨骼復健機器人，可控制關節靈活性

David Zabala是家在墨西哥城南部一個普通家庭中的孩子。

今年8歲的他因為患有腦性麻痺仍然需要藉助輪椅才能相對自由地行動。

但最近，在外機械骨骼的幫助下，他終於用自己的雙腿邁出了第一步：

「起初這個東西會嚇到他，他的手在十分緊張地顫抖，」David的母親、現年41歲的Guadalupe Cardoso感慨道，「但隨後我看到他的腳變得更有力量，走路也有進步。他現在對走路很感興趣，他邁出了第一步。這對他來說是一種快樂」。

據了解，David使用的外骨骼設備是全新的Atlas 2030，專為3至14歲兒童設計。

穿著Atlas 2030時，David現在能自主做一些活動，例如玩球和畫畫。這些都是他先前無法想像的。

該裝置也開始作為一種治療方法的一部分投入使用。研究表明，讓癱瘓兒童有機會走路「不僅可以延長他們的壽命，增強他們的身體健康，還可以提高他們的自尊心」。

墨西哥腦性麻痺患者協會主任表示，該設備能夠“在創紀錄的時間內實現康復目標”，相較於傳統療法動輒幾個月的時間成本有了不少進步。

Atlas 2030由Elena García Armada設計，她也因此獲得了2022年歐洲發明家獎。

世界上第一個基於兒童的適應性機器人外骨骼

#全世界還有約1700萬名兒童面臨與David相同的情況。

因腦性麻痺等原因不得不借助輪椅行動的兒童通常會受到軀幹肌肉退化和脊柱畸形的困擾，這些問題會進一步影響他們的肺和心臟，從而降低他們的壽命和生活品質。

雖然1960年代以來成人外骨骼就​​已經開始發展，但針對成長中兒童的輕量級適應性設備仍然有待開發和完善。

在與一位癱瘓兒童會見後，馬德里西班牙國家研究委員會(CSIC)的機器人專家Elena García Armada把研究重心從重工業外骨骼轉向了兒科外骨骼上。

在10年間，Armada開發了一種電池供電的可穿戴設備，能供電2.5小時，可以隨著不同穿著者的健康狀況的變化進行不同程度的適應。

#據了解，該裝置能夠在8分鐘內安裝好，主要將「關節「纏繞在孩子們的腿和腰部，連接到輪子上的結構以增加支撐，根據穿著者的肌肉力量調整硬度。同時這款機器人外骨骼設備能支援延遲的情況，有時甚至可以預防因行動不便而導致的醫療併發症。

根據歐洲專利局的說法，這是「世界上第一個基於兒童的適應性機器人外骨骼」。

Atlas輔助改善效果明顯

在一篇名為Effects of ATLAS 2030 gait exoskeleton on strength and range of motion in children with spinal muscular atrophy II: a case series的論文中，我們可以看到更多關於Atlas 2030的設計細節。

論文連結：

https://jneuroengrehab.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12984-022-01055- x

Atlas 2030有兩種工作模式。在自動模式下，設備遵循基於配戴者的運動學步態模式，以設定的速度協助行走；在主動輔助模式下，設備透過偵測病人的運動意圖，協助補足所需行動的剩餘力量。這種行動動機是放置在設備馬達上的力傳感器檢測出來的。此外，外骨骼還能協助配戴者從坐姿切換成站姿的相關運動。

所有這些功能都是透過一個運行在平板電腦上的應用程式控制的，該應用程式與外骨骼本身提供的Wi-Fi連接相連接。

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设备的控制结构分为两个相互连接的系统。主控制器通过从用户那里收到的信息生成一个合成轨迹。高级控制器基于一个实时处理器，它根据应用程序中配置的参数计算反运动学，然后将每个关节的角度轨迹发送到电机低级控制器。低级控制系统接收所需的位置，并与每个关节测量的位置闭环。

从针对3位使用者进行的外骨骼佩戴实验来看，在实验结束时所有测量值与初始状态相比都有所提高，其中髋关节屈伸运动和膝关节屈伸方面改善最为明显；而在前五次外骨骼训练中，膝关节伸展和踝关节背屈的改善最为显著。

根据论文调查，Atals 2030外骨骼设备对儿童的下肢力量改善有很好的治疗效果，这项研究也可以作为未来Atlas 2030以儿童康复的一部分进行临床整合的初步支持。

相信随着后续技术的不断跟进和研发，越来越多的儿童能够重新站起来，重新认识这个世界。

相关报道：

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-11342177/Boy-8-stricken-cerebral-palsy-takes-steps-thanks-new-exoskeleton.html

https://www.france24.com/en/live-news/20221020-robotic-suit-gives-paralyzed-children-gift-of-walking

https://futurism.com/the-byte/cerebral-palsy-walks-robotic-exoskeleton

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