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傲意科技：突破“仿生手”黑科技，六年研发让假手“随心而动”

                                                               作者：杨雪  2019-11-20 08:00

人类使用假肢的历史已有数千年，古希腊“医学之父”希波克拉底的论述中有关缝合的细节证实了当时就已有手指、脚趾、手脚等基本的截肢技术。

现在能发现的最早的假肢出现在埃及木乃伊的身上。我国最早的假肢出现在春秋战国时期，因为当时大批人受到一种酷刑——“刖刑”的残害，这种刑罚是砍掉犯罪者的双脚，相应的假肢也就出现了。有一则史料记载：齐景公厚赋重刑，对那些交不起赋税的人统统施以刖刑，结果城门外出现了专门卖假肢的摊贩，甚至买假肢的比买鞋子的人还多。

经过长久的发展，如今，部分下肢的假肢已经能让人正常行走，甚至奔跑。但对于上肢假肢来说，目前的产品大部分由简单的机械机构组成。相对来说，上肢假肢对于患者来说更多是起到美观的作用，而非具有功能上的意义。

因为手的功能复杂、活动维度多，复制一只机械手难度很大。但是仿生手的出现让人看到了新的曙光。 

仿生手通过搜集用户残肢的肌电信号，当使用者使用假肢时，特殊的传感器会检测到微小的电信号，再由此指挥机械手动作。

仿生手的研发公司主要集中在国外，这样的黑科技在以往对于大众来说是绝缘的。但在上海进博会上，记者见到了一款国产的仿生手。这款仿生手可以根据使用者意图完成18种动作，帮助上肢缺失残疾人自主完成吃饭、喝水、提东西、写字等日常生活需要的动作。

研发这台仿生手的企业名为傲意科技，傲意科技的产品通过gForce手势识别控制系统收集手臂上一种称为肌电的生物电信号，然后通过人工智能算法识别动作意图，最终通过复杂的机械设计让OHand智能仿生手按照患者意图活动。目前，傲意科技的仿生手已经销售了几十台。

2019年，傲意科技的产品有幸在《新闻联播》中露面，对于国人来说，产品出现在《新闻联播》中意味着独特的情感价值认同。傲意科技创始人倪华良还特意观察过，在《新闻联播》的片段中傲意科技的产品大约出现了6秒钟，而为了这六秒钟，傲意科技在研发上进行了整整六年。

  傲意科技登上央视《机智过人》

假肢市场存在未被满足的重大需求

说起傲意科技进入仿生手开发领域的契机，还和VR/AR行业经历的行业低谷有关。

在2017年前，傲意科技主要研发方向是人机接口底层技术开发，VR/AR是人机接口技术重要的应用领域。

倪华良表说道：“人机接口的技术是一个非常底层的技术，如果它要落地的话，肯定是要借于某种应用落地。AR/VR体感游戏是重要的应用领域，由于行业发展遭遇低谷，当时遇到了很大的瓶颈。”

一次很偶然的机会，傲意科技在亚洲CES展会上展出时，傲意科技发现很多人都来关注当时傲意科技展出的一款用手势控制的3D打印机械手。傲意科技开始真正考虑假肢这个市场的应用。

在花了近三个月的时间了解假肢市场后，倪华良发现，残疾人假肢市场从商业逻辑上看是一个很有漏洞的市场。

“首先这个市场的患者很多，患者群体大概有几百万；第二这个市场所有的产品都很贵；第三产品性能又非常弱；第四产品的普及率也非常低。我们认为在这个市场中，我们可以推出具有竞争力的产品。”

在确立了仿生手这一研发方向后，接下来的两年时间里，傲意科技都像一个实验室一样在运行。因为在仿生手开发这个领域，有太多的难关需要去攻破。 

利用人工智能，让仿生手更“听话”

总的来看，傲意科技的研发工作可以分为“感、知、动”三部分。

“感”也就是肌电信号采集。肌电信号（electromyography简称EMG）是人体三种重要的生物信号之一：脑电EEG，心电ECG，肌电EMG。在人体内，大脑运动皮层产生并发送控制指令经过中枢-外周各级神经传导到达手臂肌肉，肌肉收缩产生肌力牵拉关节运动完成动作，这个过程中在肌肉内伴随有一种可观测的电流信号，称之为肌电信号EMG。

傲意科技采用无创的肌电传感器收集生物信号。由于通过外在的皮肤搜集信号，生物信号已经是微伏级的微弱信号，信号采集难度很大。为了解决这一难题，傲意科技开发了神经接口和生物传感器阵列技术实现高精度肌电信号采集。

“我们的肌电手环就像是一个麦克风阵列，能够放大和采集各个方向的声音，但是生物信号的采集还不是最难的，最难的意图识别的技术。”

意图识别也就是“知”这个，仿生手需要准确识别患者的动作意图。

“在实际的使用过程中，神经信号会随着人的疲劳度、注意力状态等产生变化。同时，对于残疾人来说，失去双手之后，让他再去想象控制手这一过程本身也就比较困难。”

在目前的市场上，无论是传统的肌电假肢还是国外的仿生手，在研发设计中都还没有用到人工智能技术。傲意科技通过添加人工智能边缘计算的模块，通过用户贡献自己的肌电信号作为数据库，经过傲意科技的算法进行训练，然后产生意图识别的模型。

做到了“感”和“知”的识别，最后一个环节在于动。“动”的部分涉及更多的机械设计。人的单只手臂以机械学的形式来分析，可以用大约27个自由度的连杆机构来表示，但其中大约20个自由度集中在手部。想要在较小尺寸中模拟人手的动作，机械设计难度较大。

傲意科技的高精密智能仿生手中包含了280多个零部件，包含的手型动作也较多，目前版本的智能算法能够识别出8种动作意图，机械部分可扩展手势共18种。

对于正常人说，从大脑发出指令到做出动作的时间快到不可捉摸，这也就要求仿生手在设计上必须做到低时延。

目前傲意科技的仿生手全开到全闭只需0.8秒，同时这样一只手机械手单指静态负重5KG，整手负重20KG，保证残疾人在使用过程中的稳健耐用。

倪华良表示：“我们的目标是让上肢残疾人也可以弹钢琴，让他们真正做到随心所欲使用，但说实话，我们离那个目标还非常遥远。不过我们也很庆幸，我们现在已经可以帮助残疾人极大地改善生活。”

傲意科技产品样机 

技术红利也应该让残疾人享受

在国际上也有生产仿生手的厂家，包括德国的Ottobock公司和冰岛的Ossur。Ottobock有着百年假肢制造历史，每年营收在十几亿美金。冰岛的Ossur已在美国上市。

据悉，它们的仿生手也是通过肌电控制，也可以通过APP控制，但没有用到肌电信号的智能识别技术。目前市场上的肌电假肢价格昂贵，而且需要患者和专家合作对设备进行编程，以对佩戴者的意图做出反应，因此患者使用的培训期也很长。 

目前，仿生手产品价格昂贵。接下来，傲意科技希望能够通过核心技术加中国制造的优势降低智能仿生手生产成本，让更多残疾人能够用上真正的仿生手。

虽然目前产品主要服务于残疾人群体，但是很难将傲意科技定位成一家传统意义上的假肢器械公司，因为人机交互的底层技术可以应用到诸多领域，同时仿生手也是仿生机器人的重要执行模块。

倪华良认为作为一家科技公司，选择进入假肢开发，是科技向善的应有之意，“对于我们正常人来说，我们能够清晰地感觉到科技进步为生活带来的便利。但是对于残疾人来说，技术的红利并没有惠及他们，假肢行业大部分产品不具备任何智能化含量。而人工智能进入这个领域，可以为残疾人群体带来很大的改变，让他们的假肢变得‘听话’，变得好用。” 

基于在生物电传感器和智能分析算法的优势，在医疗健康领域中，傲意科技接下来还将开发应用于脑卒中康复的产品。

在其他领域应用中，傲意科技还可以应用于AR/VR人机交互、玩具手势操控、远程协助机器人、远程控制、体感游戏交互等领域。

目前，傲意科技正在展开对外融资。

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