“郑创汇”创业创新大赛
创业计划书
负责人姓名：
创业项目名称：生物控制外骨骼康复机器人：
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一、创业项目简介
沃舸机器人团队专注于开发具有世界领先技术水平和临床效果的外骨骼康复机器人系列产品，满足日益增长的残疾人、老年病人对康复的需求，解决快速增长的康复需求和我国康复能力不足的矛盾。中国快速增长的老龄人口和老年病患者人急需大量优质的康复医疗资源，与之相对应的是，我国每10万人口拥有的康复医师数量大约只有发达国家的十分之一。康复医疗资源巨大的缺口为康复机器人提供了巨大的市场空间。2018年中国康复机器人市场规模约14亿RMB，预计2020年达到24亿RMB并将保持30%以上的增长率。本团队开发的外骨骼机器人，通过具有自主知识产权和专利保护的动 作意图识别技术，实现了神经控制下的人机交互主动训练，对患者神经传导的康复训练具有革命性的临床效果。训练期间可对病患的神经、肌肉的机能进行量化评估，对动作意图的神经反馈和肌肉反应进行数据化采集处理，实现数据和训练的可视化。该产品所采用的基于神经信号采集识别的人机交互技术，是目前外骨骼机器人行业的突破性技术，是世界领先的最尖端科技。目前市场同类产品，单纯依靠预设程序控制或物理信号控制，与患者神经系统交互少，不利于神经系统的修复，训练效果不佳。
二、企业运营及团队情况
创业公司核心团队由股东5人组成。
三、创新性产品及核心技术
（一）产品创新点
康复机器人是辅助人体完成肢体动作，实现康复、助残行走、负重行走等功能的一种医用机器人。中枢神经系统具有高度的可塑性是近30多年在神经康复领域的最主要的成果之一，这也是康复医学和机器人技术结合的最重要的医学依据。
作为机器人技术与医工技术结合的产物，康复机器人的目标是实现替代/辅助康复师，简化传统“一对一”的繁重的过程，帮助病患重塑中枢神经
系统。康复机器人的研究贯穿了康复医学、生物力学、机械、电子、材料学、计算机科学以及机器人科学等诸多领域，已经成为了国际机器人领域的一个研究热点。目前，康复机器人已经广泛地应用到康复、护理、智能假肢等方面，这不仅促进了康复医学的发展，也带动了相关领域新技术的发展。
康复机器人的发展经历了单自由度康复训练器、多自由度牵引/悬挂式康复机器人以及外骨骼康复机器人三代产品发展，其中外骨骼康复机器人是近年来迅速发展起来的最先进的康复机器人结构形式。
沃舸机器人团队从研发立项开始，就聚焦于外骨骼康复机器人，立足于最高的技术起点，开发具有世界领先水平的产品。具体有以下技术创新点：
1、创新的控制方式——生物肌电信号控制
外骨骼机器人的核心技术之一，是如何采集到人的运动意图，进而把意图转变成执行机构的合适的输出力。获得人类运动意图有两种方式：物理感知技术和生物感知技术。
物理感知技术是指利用各类传感器对设备的角度、力矩等状态进行数据采集，再利用算法推测人体运动意图，是间接获取动作意图的方法。物理感知技术简单易行，是目前行业内绝大多数厂商所采取的控制方式。但是该技术先天具有无法解决的缺陷，那就是无法区分操作者的力和外力，因此外力会使外骨骼机器人判断出错，导致外骨骼机器人动作不稳定甚至失控。
生物感知技术是指利用生物传感器采集人体生物信号，比如常用于机器人控制的EEG（脑电）和EMG（肌电），直接采集人体运动意图，相比物理感知技术，对人的动作意图识别更加准确，大大提高了外骨骼机器人的稳定性。EEG和EMG 的产生先于躯体运动几十毫秒（ms），使得基于生物信号的机器人动作可以完全与人体运动同步。但是由于生物信号微弱且易被干扰，在噪声处理、建模和校准方面难度都很大。比如日本Cyberdyne公司的HAL5这款外骨骼采用了EMG信号控制，但是需要2个月的时间来标定EMG信号。
沃舸机器人团队创造性的开发了无特征描述的多通道表面肌电动作意图识别法（已申请发明专利），完全突破了上述生物感知技术的难点。该方法通过对参与运动的肌肉的表面肌电所共同表达的意图进行识别，不需要针对肢体运动的表面肌电做出具体的特征描述，从而大大提高了动作意图识别的准确性和可靠
性。相比HAL5，沃舸外骨骼机器人的肌电信号标定时间缩短到5-30分钟，这就使基于生物控制的外骨骼机器人的实用性达到了一个全新的水平。
沃舸外骨骼机器人同时采用了物理控制和生物控制两种方式，兼顾了两者的优点，不仅能准确获取到外骨骼和穿戴者的位置以及之间的偏差，同时解决了仅通过物理控制感知实时性较差和稳定性较差的问题。这种独一无二的混合控制方式，决定了沃舸外骨骼机器人在行业内的技术领先地位。
2、革命性的临床效果——实现患者中枢神经系统化的重建
中枢神经系统在结构和功能上有自身修改适应环境变化的能力，称为“可塑性”。在影响可塑性的因素中，功能恢复训练无论在损伤早期、后期和晚期都能发挥极为重要的作用，并特别强调大量训练的重要性。近年来关于神经康复辅助训练的研究非常多，结果都证实尽早介入的、大量的康复训练有助于中枢神经系统的康复。理由有以下几点：a.突触的效率取决于使用频率，运用越多，效率越高；b.脑组织承担新的、不熟悉的功能，没有反复多次训练不可能完成；c. 外周刺激和感觉反馈促进中枢神经系统功能恢复很重要。
由上述中枢神经系统可塑性理论可以看出来，康复机器人辅助下的康复训练对中枢神经系统损伤的病人的功能恢复是具有促进效果的。但是，采用物理感知技术控制的康复机器人，病人的肢体运动是被动的，对病人的感觉反馈是间接的，突触间兴奋传递效率低，康复效果自然大打折扣。相比之下，采用生物感知技术控制下的康复机器人，帮助患者实现了自主意识驱动的运动训练，对中枢神经系统的刺激和感觉反馈都是直接的，康复效果得到质的提升。
临床效果是医疗器械的生命，生物控制外骨骼康复机器人，必将带来人类肢体康复领域的革命。
3、下肢外骨骼多自由度MDF（Multi Degree of Freedom）系统
关节自由度设计是外骨骼机器人的另一个技术难点，系统自由度的提高在带来通用性、舒适性提升的同时，机械结构以及控制算法的复杂性也成倍提高。因此行业内大部分下肢外骨骼产品均设计为三自由度（髋关节、膝关节、踝关节各一个自由度）。而沃舸机器人团队突破了机器人关节结构以及控制算法的诸多技术难点，创造性研发了下肢外骨骼多自由度MDF系统。在髋关节使用三自由度、在膝关节和踝关节使用两自由度，从而使整系统做到了单腿七自由度，达到了世
界先进技术水平。
采用MDF系统设计的沃舸外骨骼机器人，更加符合人体的生理特征，更加有效的激活动作相关肌肉，使患者训练舒适度和训练效果大幅提升。
4、符合人体工程学的轻量化设计，可穿戴性强
作为可穿戴设备，外骨骼康复机器人的重量是一项重要的技术指标，过大的重量导致使用场景受到限制。沃舸下肢外骨骼机器人，在十余项专利技术的支撑下，采用创新的机械结构设计和重量轻强度高的航空材料，整机重量控制在15KG 以下，相比行业普遍的产品重量降低40%以上。
由于采用了符合人体工程学的轻量化设计，沃舸下肢外骨骼机器人穿戴舒适性提高，同时可以适用于肢体康复的早、中、晚期以及助行期等各个阶段，大大扩宽了产品的使用场景。
（二）相关知识产权一览表
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