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作者：Caleb

David Zabala 是家在墨西哥城南部一個普通家庭中的孩子。

今年 8 歲的他因為患有腦癱仍然需要借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，他終于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，" 但隨后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，專門為 3 至 14 歲兒童設計。

穿著 Atlas 2030 時，David 現在能自主做一些活動，比如玩球和畫畫。這些都是他此前無法想象的。

該設備也作為一種治療方法的一部分開始投入使用。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 "。

墨西哥腦癱患者協會主任表示，該設備能夠 " 在創紀錄的時間內實現康復目標 "，相較于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，她還因此獲得了2022 年歐洲發明家獎。

世界上第一個基于兒童的適應性機器人外骨骼

全世界還有約 1700 萬兒童面臨與 David 相同的情況。

因腦癱等原因不得不借助輪椅行動的兒童通常會受到軀干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質量。

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后，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，該設備能夠在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持延遲的情況，有時甚至可以預防因行動不便而導致的醫療并發癥。

根據歐洲專利局的說法，這是" 世界上第一個基于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于 Atlas 2030 的設計細節。

論文鏈接：

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，設備遵循基于佩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，設備通過檢測病人的運動意圖，協助補足所需行動的剩余力量。這種行動動機是放置在設備電機上的力傳感器檢測出來的。此外，外骨骼還能協助佩戴者從坐姿切換成站姿的相關運動。

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

設備的控制結構分為兩個相互連接的系統。主控制器通過從用戶那里收到的信息生成一個合成軌跡。高級控制器基于一個實時處理器，它根據應用程序中配置的參數計算反運動學，然后將每個關節的角度軌跡發送到電機低級控制器。低級控制系統接收所需的位置，并與每個關節測量的位置閉環。

從針對 3 位使用者進行的外骨骼佩戴實驗來看，在實驗結束時所有測量值與初始狀態相比都有所提高，其中髖關節屈伸運動和膝關節屈伸方面改善最為明顯；而在前五次外骨骼訓練中，膝關節伸展和踝關節背屈的改善最為顯著。

根據論文調查，Atals 2030 外骨骼設備對兒童的下肢力量改善有很好的治療效果，這項研究也可以作為未來 Atlas 2030 以兒童康復的一部分進行臨床整合的初步支持。

相信隨著后續技術的不斷跟進和研發，越來越多的兒童能夠重新站起來，重新認識這個世界。