騰訊《深網(wǎng)》作者 馬關 夏康路

　　人類正在制造大批的機器人，來幫助我們完成工作。或許未來，生活中的大多數(shù)工作，都會由機器人來完成。機器人時代來臨了，你感覺到了嗎？

　　提到機器人，應用最多的應該是工廠中高速作業(yè)的工業(yè)機器人，汽車制造是機器人應用最廣泛的領域。事實上，目前機器人技術的發(fā)展已經(jīng)非常驚人，機器人開始出現(xiàn)在我們生活中的各個領域，機器人時代已經(jīng)悄無聲息的來到我們身邊。

　　看得見的未來第七期，騰訊新聞節(jié)目組走訪了中科院重慶綠色智能技術研究院和中科院深圳先進技術研究院，我們試圖從那些即將投入使用的機器人身上，探尋未來機器人時代無限的應用可能。

　　手術機器人

　　在中科院重慶綠色智能技術研究院，一臺結構復雜的腹腔微創(chuàng)手術機器人即將投入使用。這臺手術機器人只需在患病部位打上幾個孔，就可以進行手術，而不會像人工手術那樣，需要更大的操作面，對患者造成的創(chuàng)傷會更小。

　　據(jù)該項目的技術負責人謝毅介紹，這臺機器人能滿足醫(yī)生任何手部動作的需求，與人手的關節(jié)相比，它的運動空間更大，同時也更加的靈活，可以完成人手達不到的手術過程。謝毅表示“傳統(tǒng)手術至少需要兩到三個人，但是這臺機器人至少有三個臂甚至四個臂，所以它可以一人操作多個臂，這就更加的高效，也更加的安全。”

　　該項目的機械主管鄒錢生對這臺手術機器人的構造和工作原理做了更為詳實的介紹。這臺手術機器人包括醫(yī)生操作的主控臺、機械手臂和 3D 視覺成像系統(tǒng)等幾個部分，主刀醫(yī)生在手術的過程中，只需要通過主控臺就能操作機械手臂進行手術，而 3D 視覺成像系統(tǒng)則在這個過程中充當了醫(yī)生的眼睛。

　　鄒錢生解釋道“傳統(tǒng)的醫(yī)生是站在病床旁邊，手上拿著兩個器械，旁邊有一個輔助的人，或者拿著一個內窺鏡在那兒看著屏幕做手術，這種情況如果長時間站著就會很累。而且醫(yī)生的手部有抖動，造成不精確性，以后醫(yī)生做手術的過程中有杠桿原理，這就更無法精確地夾到目標物。”而這臺手術機器人的出現(xiàn)將在很大程度上完全解決這些問題。

　　不過，目前這臺手術機器人仍存在諸如視覺成像延遲的問題，而且手術距離越遠延遲就越長，這是鄒錢生和團隊仍需要解決的問題。“比如手術那邊醫(yī)生已經(jīng)歸位，這邊還沒有完成，就會造成延遲，就會造成病人一些多余的情況出現(xiàn)，比如出血、沒有及時完成縫合等等，所以我們要解決遠距離延時的情況。”鄒錢生表示。

　　3D 立體成像系統(tǒng)可以提供立體視覺信息，還可以實現(xiàn) 5 倍 10 倍的變焦，醫(yī)生能觀測到更加細致準確的影像。如果 5G 時代到來后，通信進入更低延時的環(huán)境，那么像這樣手術機器人將可以實現(xiàn)遠程的手術，患者和醫(yī)生可以在不同的城市，甚至可以在不同的國家。這或許也可以在一定程度上緩解醫(yī)療資源分布不均的問題。手術機器人的手部振動過濾的功能也會大大提升手術的穩(wěn)定性。

　　醫(yī)療機器人行業(yè)

　　實際上醫(yī)療領域的機器人市場正在快速增長，據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示，2015 年全球醫(yī)療機器人營收規(guī)模達到 81 億美元，預計 2020 年全球醫(yī)療機器人營收規(guī)模將達 124 億美元。世界上很多機器人研發(fā)團隊和創(chuàng)新企業(yè)都在積極推進醫(yī)療機器人的發(fā)展，一些技術領先的產(chǎn)品價格非常昂貴。

　　中科院重慶綠色智能技術研究院手術機器人項目技術負責人謝毅介紹，醫(yī)療機器人目前在大類上主要分為用于腦部手術、眼部手術、骨科以及腹腔的手術機器人。但目前手術機器人的價格依舊昂貴，比如針對腹腔的手術機器人只有進口的產(chǎn)品，一臺的價格高達兩三千萬，并且還有耗材的費用，另外每年維護費用也在 20 多萬美元。謝毅希望能夠盡快研發(fā)出國產(chǎn)的手術機器人，并預計未來市場價格在 500 萬到 1 千萬之間，僅為進口價格的一半到三分之一。

　　謝毅和他的團隊的研發(fā)還在繼續(xù)，他們希望這臺手術機器人具備更強的能力和安全性。“安全性是非常重要的一個考核指標，所以我們在整個系統(tǒng)設計之初，重點考慮安全性問題。我們通過這么幾個層面進行保障，第一是機械層面，比如我們做了機械限位，這樣就能保證它的運動范圍在一定范圍之內，另外電子我們也是進行了雙備份，比如它的關節(jié)的傳感器也是兩套，這樣的話一套失靈以后，能夠保證另一套能夠正常工作。還有軟件和控制層面，我們也做了比如說最大運動速度加速度范圍這樣的限制，還有就是通過高質量的軟件編程。通過這幾個層面的保證，我們對整個機器人系統(tǒng)的安全性非常有信心。”

　　不過謝毅也補充說到“當然任何一套系統(tǒng)都沒有辦法做到 100% 的安全可靠，從概率角度來說，確實也會出現(xiàn)故障的時候。我們也設計了一套緊急按鈕的機制，在旁邊的護士或者醫(yī)生一旦發(fā)現(xiàn)異常，可以及時地終止這個系統(tǒng)的運行，人為地介入，人為地干預。我們也希望能夠做到更加小型化，另外提高它的智能化，比如說可以做它的圖象的智能識別與輔助。”

　　醫(yī)療機器人需要多久就會普及，我們并不清楚，在關乎生命的重要時刻，你是否會信任機器人？每個人的心中都有自己的答案，不過我們要對技術多一些寬容，才會迎來發(fā)展。

　　未來，人類將和越來越多的機器人合作共事，甚至共生。人們能夠升級身體的部位，使其具備驚人的能力。這樣的電影場景我們并不陌生。當人們失去肢體的運動能力或衰老，機械假肢也許會重新支撐起我的生活。在現(xiàn)實生活中，也有類似的產(chǎn)品正在發(fā)展。

　　外骨骼機器人

　　中國科學院深圳先進技術研究院，正在進行一項改變行動障礙者生活的嘗試，研究人員開發(fā)了最新一款供截癱病人使用的外骨骼機器人。據(jù)該研究院的高級工程師王燦博士介紹，外骨骼機器人從應用領域來分可以分為三類，第一類是軍事用途，主要是在戰(zhàn)場上增強單兵作戰(zhàn)能力；第二類是助力和助行，主要是降低人的疲勞和保護人的關節(jié)；第三類是醫(yī)療康復，這也是王燦博士和他的團隊最早做項目。

　　過去幾年，中科院深圳先進技術研究院智能仿生中心的外骨骼機器人已經(jīng)經(jīng)歷了幾次迭代，目前，第三代的外骨骼機器人可以通過使用者雙手的拐杖來實現(xiàn)使用者對外骨骼機器人的控制。“拐杖的作用就是平衡，因為截癱病人下肢沒有知覺，要靠機器來帶動，機器行走的時候，人的上身又是在動的，所以重心很難把握。通過拐杖，可以實現(xiàn)每時每刻的平衡，三點決定一個平面，這就是提高它的穩(wěn)定性和安全性。”對于目前的外骨骼機器人為何仍需要拐杖，智能仿生中心的高級工程師彭安思解釋道。

　　現(xiàn)階段的外骨骼機器人已經(jīng)可以幫助行動障礙的人們實現(xiàn)再次行走的夢想，不過病人的雙手并沒有被解放。想要解放行動障礙者的雙手，就要解決平衡的問題。智能仿生中心的研發(fā)團隊正在將這個難題一點點解開，沒有拐杖的自平衡機器人是他們未來研究的方向。

　　智能仿生中心的工程師何勇表示“人體的髖關節(jié)可以提供兩個方向的助力，膝關節(jié)一個方向的助力，以及踝關節(jié)兩個方向的助力，人體總共具有 10 個驅動關節(jié)。外骨骼機器人可以在最大程度上模擬人的整體行走運動，在使用過程中，可以通過一些算法實現(xiàn)自平衡的行走，而不再需要那些拐杖，或者手推車的外部支撐來保持平衡了。”

　　不過何勇也坦言，整個系統(tǒng)設計的復雜程度較之前高很多，控制變量的大幅增加是目前面臨的主要困難。未來，何勇他們希望通過一種穿戴式的腦內檢測設備，讓穿戴這套外骨骼機器人患者通過意念或者想象力來控制運動狀態(tài)。

　　讓行動障礙者可以用自己的意念控制外骨骼機器人，像普通人一樣自如的行走，聽起來讓人期待。也許未來，就是這樣。外骨骼機器人的發(fā)展就像人肢體的延伸，使用穿戴式外骨骼機器人，就好像動自己的手，動自己的腳一樣，它能夠根據(jù)你的運動和你的運動意圖，來自己做出反應，隨時都可以助力你，而不是妨礙你。未來外骨骼還可能會變得更加輕便，也許就像一件大衣，而不是我們現(xiàn)在看到的由笨重的構建組成。

　　機器人時代來臨了，你感覺到了嗎？你是歡迎還是排斥；是恐懼還是好奇？不管你怎么想，請給技術多一些寬容。

總結

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