人類使用假肢的歷史已有數(shù)千年，古希臘“醫(yī)學之父”希波克拉底的論述中有關縫合的細節(jié)證實了當時就已有手指、腳趾、手腳等基本的截肢技術。
現(xiàn)在能發(fā)現(xiàn)的最早的假肢出現(xiàn)在埃及木乃伊的身上。我國最早的假肢出現(xiàn)在春秋戰(zhàn)國時期，因為當時大批人受到一種酷刑——“刖刑”的殘害，這種刑罰是砍掉犯罪者的雙腳，相應的假肢也就出現(xiàn)了。有一則史料記載：齊景公厚賦重刑，對那些交不起賦稅的人統(tǒng)統(tǒng)施以刖刑，結果城門外出現(xiàn)了專門賣假肢的攤販，甚至買假肢的比買鞋子的人還多。
經(jīng)過長久的發(fā)展，如今，部分下肢的假肢已經(jīng)能讓人正常行走，甚至奔跑。但對于上肢假肢來說，目前的產(chǎn)品大部分由簡單的機械機構組成。相對來說，上肢假肢對于患者來說更多是起到美觀的作用，而非具有功能上的意義。
因為手的功能復雜、活動維度多，復制一只機械手難度很大。但是仿生手的出現(xiàn)讓人看到了新的曙光。
仿生手通過搜集用戶殘肢的肌電信號，當使用者使用假肢時，特殊的傳感器會檢測到微小的電信號，再由此指揮機械手動作。
仿生手的研發(fā)公司主要集中在國外，這樣的黑科技在以往對于大眾來說是絕緣的。但在上海進博會上，記者見到了一款國產(chǎn)的仿生手。這款仿生手可以根據(jù)使用者意圖完成18種動作，幫助上肢缺失殘疾人自主完成吃飯、喝水、提東西、寫字等日常生活需要的動作。
研發(fā)這臺仿生手的企業(yè)名為傲意科技，傲意科技的產(chǎn)品通過gForce手勢識別控制系統(tǒng)收集手臂上一種稱為肌電的生物電信號，然后通過人工智能算法識別動作意圖，最終通過復雜的機械設計讓OHand智能仿生手按照患者意圖活動。目前，傲意科技的仿生手已經(jīng)銷售了幾十臺。
2019年，傲意科技的產(chǎn)品有幸在《新聞聯(lián)播》中露面，對于國人來說，產(chǎn)品出現(xiàn)在《新聞聯(lián)播》中意味著獨特的情感價值認同。傲意科技創(chuàng)始人倪華良還特意觀察過，在《新聞聯(lián)播》的片段中傲意科技的產(chǎn)品大約出現(xiàn)了6秒鐘，而為了這六秒鐘，傲意科技在研發(fā)上進行了整整六年。
假肢市場存在未被滿足的重大需求
說起傲意科技進入仿生手開發(fā)領域的契機，還和VR/AR行業(yè)經(jīng)歷的行業(yè)低谷有關。
在2017年前，傲意科技主要研發(fā)方向是人機接口底層技術開發(fā)，VR/AR是人機接口技術重要的應用領域。
倪華良表說道：“人機接口的技術是一個非常底層的技術，如果它要落地的話，肯定是要借于某種應用落地。AR/VR體感游戲是重要的應用領域，由于行業(yè)發(fā)展遭遇低谷，當時遇到了很大的瓶頸。”
一次很偶然的機會，傲意科技在亞洲CES展會上展出時，傲意科技發(fā)現(xiàn)很多人都來關注當時傲意科技展出的一款用手勢控制的3D打印機械手。傲意科技開始真正考慮假肢這個市場的應用。
在花了近三個月的時間了解假肢市場后，倪華良發(fā)現(xiàn)，殘疾人假肢市場從商業(yè)邏輯上看是一個很有漏洞的市場。
“首先這個市場的患者很多，患者群體大概有幾百萬；第二這個市場所有的產(chǎn)品都很貴；第三產(chǎn)品性能又非常弱；第四產(chǎn)品的普及率也非常低。我們認為在這個市場中，我們可以推出具有競爭力的產(chǎn)品?！?/p>
在確立了仿生手這一研發(fā)方向后，接下來的兩年時間里，傲意科技都像一個實驗室一樣在運行。因為在仿生手開發(fā)這個領域，有太多的難關需要去攻破。
利用人工智能，讓仿生手更“聽話”
總的來看，傲意科技的研發(fā)工作可以分為“感、知、動”三部分。
“感”也就是肌電信號采集。肌電信號（electromyography簡稱EMG）是人體三種重要的生物信號之一：腦電EEG，心電ECG，肌電EMG。在人體內(nèi)，大腦運動皮層產(chǎn)生并發(fā)送控制指令經(jīng)過中樞-外周各級神經(jīng)傳導到達手臂肌肉，肌肉收縮產(chǎn)生肌力牽拉關節(jié)運動完成動作，這個過程中在肌肉內(nèi)伴隨有一種可觀測的電流信號，稱之為肌電信號EMG。
傲意科技采用無創(chuàng)的肌電傳感器收集生物信號。由于通過外在的皮膚搜集信號，生物信號已經(jīng)是微伏級的微弱信號，信號采集難度很大。為了解決這一難題，傲意科技開發(fā)了神經(jīng)接口和生物傳感器陣列技術實現(xiàn)高精度肌電信號采集。
“我們的肌電手環(huán)就像是一個麥克風陣列，能夠放大和采集各個方向的聲音，但是生物信號的采集還不是最難的，最難的意圖識別的技術?！?/p>
意圖識別也就是“知”這個，仿生手需要準確識別患者的動作意圖。
“在實際的使用過程中，神經(jīng)信號會隨著人的疲勞度、注意力狀態(tài)等產(chǎn)生變化。同時，對于殘疾人來說，失去雙手之后，讓他再去想象控制手這一過程本身也就比較困難。”
在目前的市場上，無論是傳統(tǒng)的肌電假肢還是國外的仿生手，在研發(fā)設計中都還沒有用到人工智能技術。傲意科技通過添加人工智能邊緣計算的模塊，通過用戶貢獻自己的肌電信號作為數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過傲意科技的算法進行訓練，然后產(chǎn)生意圖識別的模型。
做到了“感”和“知”的識別，最后一個環(huán)節(jié)在于動?！皠印钡牟糠稚婕案嗟臋C械設計。人的單只手臂以機械學的形式來分析，可以用大約27個自由度的連桿機構來表示，但其中大約20個自由度集中在手部。想要在較小尺寸中模擬人手的動作，機械設計難度較大。
傲意科技的高精密智能仿生手中包含了280多個零部件，包含的手型動作也較多，目前版本的智能算法能夠識別出8種動作意圖，機械部分可擴展手勢共18種。
對于正常人說，從大腦發(fā)出指令到做出動作的時間快到不可捉摸，這也就要求仿生手在設計上必須做到低時延。
目前傲意科技的仿生手全開到全閉只需0.8秒，同時這樣一只手機械手單指靜態(tài)負重5KG，整手負重20KG，保證殘疾人在使用過程中的穩(wěn)健耐用。
倪華良表示：“我們的終極目標是讓上肢殘疾人也可以彈鋼琴，讓他們真正做到隨心所欲使用，但說實話，我們離那個目標還非常遙遠。不過我們也很慶幸，我們現(xiàn)在已經(jīng)可以幫助殘疾人極大地改善生活?！?/p>
傲意科技產(chǎn)品樣機
技術紅利也應該讓殘疾人享受
在國際上也有生產(chǎn)仿生手的廠家，包括德國的Ottobock公司和冰島的Ossur。Ottobock有著百年假肢制造歷史，每年營收在十幾億美金。冰島的Ossur已在美國上市。
據(jù)悉，它們的仿生手也是通過肌電控制，也可以通過APP控制，但沒有用到肌電信號的智能識別技術。目前市場上的肌電假肢價格昂貴，而且需要患者和專家合作對設備進行編程，以對佩戴者的意圖做出反應，因此患者使用的培訓期也很長。
目前，仿生手產(chǎn)品價格昂貴。接下來，傲意科技希望能夠通過核心技術加中國制造的優(yōu)勢降低智能仿生手生產(chǎn)成本，讓更多殘疾人能夠用上真正的仿生手。
雖然目前產(chǎn)品主要服務于殘疾人群體，但是很難將傲意科技定位成一家傳統(tǒng)意義上的假肢器械公司，因為人機交互的底層技術可以應用到諸多領域，同時仿生手也是仿生機器人的重要執(zhí)行模塊。
倪華良認為作為一家科技公司，選擇進入假肢開發(fā)，是科技向善的應有之意，“對于我們正常人來說，我們能夠清晰地感覺到科技進步為生活帶來的便利。但是對于殘疾人來說，技術的紅利并沒有惠及他們，假肢行業(yè)大部分產(chǎn)品不具備任何智能化含量。而人工智能進入這個領域，可以為殘疾人群體帶來很大的改變，讓他們的假肢變得‘聽話’，變得好用?！?/p>
基于在生物電傳感器和智能分析算法的優(yōu)勢，在醫(yī)療健康領域中，傲意科技接下來還將開發(fā)應用于腦卒中康復的產(chǎn)品。
在其他領域應用中，傲意科技還可以應用于AR/VR人機交互、玩具手勢操控、遠程協(xié)助機器人、遠程控制、體感游戲交互等領域。
目前，傲意科技正在展開對外融資。對該公司感興趣的朋友請聯(lián)系融資助手小云：DongMai_Investent
*文中圖片由受訪企業(yè)提供。
文 | 楊雪
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有時候死扛下去總是會有機會的
