2013年，25岁的四川自贡小伙林寒在工地做工时不慎从四楼摔下。经抢救保住了生命，但因为腰椎断裂，脊髓神经受损严重，下肢瘫痪，大小便失禁，完全无法正常生活。对大部分的“林寒”来说，余下的日子往往会在昂贵的治疗费用与巨大的心理压力中消磨殆荆
但在2015年9月12日全国第九届残疾人运动会开幕式上，他却举着火炬，一步一步缓走到最后一棒火炬手面前，站立着将火炬传递点燃。这一幕也成为那届残运会上最令人动容的瞬间。
△程洪教授和林寒在第九届残运会上
2020年11月，林寒迈入了婚姻殿堂。对于未来，他充满了期待。
林寒重拾信心的背后，也隐藏着一部“成都造”外骨骼机器人成长史！
中枢神经系统严重损伤
几无再生可能
脊柱是人体的支柱。它上承头颅，下接骨盆，是一个类似埃菲尔铁塔的结构，不仅能够有效支撑人体躯干，而且还能保护极其重要的中枢神经系统中的脊髓。
脊髓，藏身在脊柱内部自上而下贯穿的脊管之中。它上端连接人类最高级的神经器官大脑，两侧连结神经，是传递躯体信息的重要中枢。
脑和脊髓组成的中枢神经系统，负责接收和传递全身各处的信息，一旦严重损伤，直接会导致受损节段以下肢体严重的功能性障碍，造成不同程度的四肢瘫痪或截瘫，而中枢神经系统的神经元轴突一旦损伤，很难再生。
以林寒为例：
脊柱由7块颈椎（C1-C7），12块胸椎（T1-T12），5块腰椎（L1-L5），以及1块骶骨和1块尾骨叠加而成。林寒，是胸椎的T11区受损，肚脐以下的疼痛感完全消失。
△林寒损伤的部位示意
所以，对于林寒来说，普通人行走这样容易的行为，是一个可望不可及的梦。因此，外用医用康复外骨骼机器人成为他们站立行走唯一的希望。
成都造的外骨骼机器人
但外骨骼机器人的研发不是某一学科的“单兵作战”，而是机械结构、医学、人因工程学、计算机技术等多学科领域的高度交叉融合。
当国外已开始使用医用康复外骨骼机器人，国内在外骨骼研究方面还处于相对空白的阶段。甚至有网友表示，曾去过日本采购相关产品，对方以美国担心该技术会被中国用于军事目的而拒绝。
但即使能够采购，动辄几十万美元的昂贵价格也会让截瘫病人望而生畏。
2010年，从美国卡耐基梅隆大学回到成都的程洪教授带领其团队从零开始，开启了充满曲折和艰辛的研发之路。
2008年汶川地震发生后，身为四川人的程洪有一次来到四川省康复医院康复中心，他被眼前出现的上百位截瘫患者的场景震撼了。
“我觉得我以前的东西都白学了！”程洪的内心波澜起伏，“虽然一直从事机器学习与模式识别等相关研究，但是如何才能真正的用自己所学的知识去创造美好，帮助更多因脊椎损伤导致瘫痪的残疾人重新站立起来，实现直立行走才真正是我应该做的事。”
2015年，父母将林寒送到四川省八一康复中心，在医生的指导下开始做康复治疗。同年八月，电子科大机器人研究中心执行主任程洪教授，带领团队到八一康复中心招募外骨骼机器人穿戴试验员。
△外骨骼机器人帮助林寒站立行走
林寒成为该项目的首批志愿者试验员，参与到了第一代及后续外骨骼机器人产品的试验开发中。
初代康复外骨骼机器人主要由腿部机械系统加支撑用的肘杖组成。
在科研人员的帮助下，林寒先是通过胸部、腹部和腿部的绑带将外骨骼机器人穿在了身上，再通过肘杖上的控制按钮启动设备，外骨骼机器人会慢慢推动他从轮椅上站起来。只要再按动一下行走按钮，外骨骼机器人便会帮助他迈腿，通过手肘保持平衡一步一步顺利向前走。
两年没法行走的林寒初次穿戴上外骨骼机器人时很激动，“外骨骼机器人可能做得不像电影中‘钢铁侠’的样子，但对于我们截瘫患者来说，它就像是‘钢铁侠’的那身战甲。”
也是穿着这身设备，林寒完成了全国第九届残疾人运动会开幕式的火炬传递。
2018年8月，这款外骨骼机器人登上央视原创大型科技挑战节目《机智过人》第二季。现场林寒不仅可以行走，还迈上了三级台阶，走上前去和鲁白、撒贝宁和韩雪三位嘉宾握手。
△林寒在外骨骼设备的帮助下迈上台阶
据了解，这次试穿的装备，程洪精心设计了两个智能化产物：智能鞋和拐杖。
一方面，智能鞋在台阶上行走的时候，因具有激光检测功能，会通过传感器判断上下楼梯的指令并且可以检测上下楼梯动作的完成度和安全性。另一方面，智能拐杖不仅可以接受人的意图，还能通过计算生成拟人化的步态，辅助行走。
△林寒现场迈上三级台阶
现场，程洪团队还接受了《机智过人》节目组的挑战，在20天内制定精准的治疗方案以帮助一位瘫痪12年的高位截瘫患者站起来行走，虽然现场只迈出了两步，但对于人工智能领域而言，这是一个巨大的进步。
目前，团队的医用康复外骨骼机器人产品已历经5代变革，从第一代的功能按钮控制到第3代的形态检测控制，这几代产品都已全面商用，患者可以通过租赁的方式使用，较国外同类产品大大降低了使用成本。
最新的第5代产品还采用了最前沿大脑皮层信号来控制外骨骼机器人，智能检测和感知穿戴者的行动意图，让患者体验到近似真实的行走体验。
2013年研制出样机，2015年研制的第三代外骨骼机器人实现了在患者身上的穿戴测试，这是国外外骨骼机器人研发周期的1/3甚至1/6。而我国也成为继美国、以色列和日本之后第四个成功研发外骨骼机器人的国家。
目前，这套填补了国内产品空白的外骨骼机器人，已经助力1000余名像林寒这样的截瘫患者实现了运动重建和增强。
对于外骨骼机器人的未来，程洪教授说，“我们团队最大的梦想就是让越来越多的患者通过外骨骼机器人，增强他们的生活能力。希望看到他们穿上外骨骼机器人后能够独自上下楼梯，走到更远的外面去，不再被别人当作特殊的群体看待。”
素材来源：电子科技大学、知识分子、成都日报锦官等
