使命在肩 初心如磐
——記中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所機(jī)器人學(xué)研究室副主任趙新剛

□ 徐亞楠

習(xí)近平總書(shū)記曾經(jīng)在兩院院士大會(huì)上指出，機(jī)器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。如今，在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展之下，機(jī)器人研究已涉及到了各行各業(yè)。

在醫(yī)療層面，康復(fù)機(jī)器人作為醫(yī)療機(jī)器人的一個(gè)重要分支，其研究貫穿了康復(fù)醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多領(lǐng)域，已經(jīng)成為國(guó)際機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，康復(fù)機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用到康復(fù)護(hù)理、假肢和康復(fù)治療等方面。

中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所根據(jù)國(guó)際上康復(fù)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)，從2008年開(kāi)始布局康復(fù)機(jī)器人理論研究和技術(shù)研發(fā)，并將人機(jī)共融性的康復(fù)機(jī)器人技術(shù)研究作為研究所重要的研究方向。在這一平臺(tái)埋首科研多年，趙新剛將研究方向集中在康復(fù)機(jī)器人研究領(lǐng)域，用腳踏實(shí)地的科研精神、創(chuàng)新發(fā)展的科研理念為更多高齡、傷殘患者提供康復(fù)治療而不懈奮斗著。

開(kāi)啟康復(fù)機(jī)器人逐夢(mèng)之旅

追溯過(guò)往，趙新剛一直未曾停止在科研世界里汲取營(yíng)養(yǎng)，不輟求索。

趙新剛

1996年9月，趙新剛成功考入吉林大學(xué)，并與機(jī)械方向的研究結(jié)緣。本科畢業(yè)后，他回到了山東老家，在濟(jì)南市環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所工作。日趨安穩(wěn)的工作狀態(tài)讓趙新剛愈加迷茫，不安于現(xiàn)狀的他決心考研，回到學(xué)校繼續(xù)深造。2001年9月，他考取了吉林大學(xué)工學(xué)碩士，繼續(xù)在機(jī)械研究方向深造，并在這一領(lǐng)域打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在未知的科研世界進(jìn)行深度探索，讓趙新剛心向往之。研究生畢業(yè)后，他又順利考取了中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所工學(xué)博士學(xué)位。博士期間，他師從韓建達(dá)研究員，開(kāi)展無(wú)人直升機(jī)的研究工作。博士畢業(yè)后，趙新剛延續(xù)著之前的研究方向，開(kāi)始在中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從事相關(guān)領(lǐng)域的研究工作。

當(dāng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室主要致力于特種機(jī)器人研究。特種機(jī)器人是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種機(jī)器人的總稱。它包括服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等。在當(dāng)時(shí)的發(fā)展趨勢(shì)之下，韓建達(dá)認(rèn)為服務(wù)型機(jī)器人有很大的發(fā)展前景，而實(shí)驗(yàn)室也需要擴(kuò)展在這一領(lǐng)域中的研究。在他的建議之下，趙新剛基于之前的研究基礎(chǔ)，將研究方向做了轉(zhuǎn)變，開(kāi)始致力于康復(fù)機(jī)器人研究，至今已10年有余。

立足現(xiàn)狀的康復(fù)機(jī)器人研究

康復(fù)機(jī)器人研究是科技發(fā)展的大勢(shì)所趨，也是由我國(guó)的社會(huì)現(xiàn)狀決定的。對(duì)于趙新剛及其團(tuán)隊(duì)而言，他們從事此類研究就是為了能夠踏踏實(shí)實(shí)地為相關(guān)老齡、傷殘群體做出貢獻(xiàn)。

近些年來(lái)，隨著我國(guó)邁入老齡化社會(huì)，老年人口占比越來(lái)越大。《第四次中國(guó)城鄉(xiāng)老年人生活狀況抽樣調(diào)查》顯示，截至2016年，我國(guó)失能、半失能老年人有4063萬(wàn)人，占老年人口的18.3%。我國(guó)目前大于60歲的人口有2億多人，許多老人都面臨中風(fēng)和其他各種疾患的困擾，而康復(fù)治療是極其重要的內(nèi)容。

除此之外，針對(duì)肢體傷殘患者，在經(jīng)過(guò)諸如外科手術(shù)等急性期的處理后，僅有小部分人可以恢復(fù)原狀，大部分會(huì)伴有肢體行為障礙癥狀。行之有效的方法是治療后立即轉(zhuǎn)為康復(fù)訓(xùn)練，通過(guò)康復(fù)重新建立腦部神經(jīng)與肢體的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)肢體運(yùn)動(dòng)的有效控制。

目前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有7000余家康復(fù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)，但能提供康復(fù)訓(xùn)練的僅占不到1/3?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練室中普遍是一些非常簡(jiǎn)單的設(shè)備，人機(jī)交互功能很差，而康復(fù)本身對(duì)人機(jī)交互的要求卻很高。因此，發(fā)展康復(fù)機(jī)器人研究有著至關(guān)重要的作用。

在學(xué)生時(shí)期，趙新剛也曾參與過(guò)一系列科研項(xiàng)目，對(duì)項(xiàng)目研究的全過(guò)程有了更加深刻的理解。憑借著優(yōu)秀的專業(yè)實(shí)力，趙新剛在學(xué)生時(shí)期就成功申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目，在項(xiàng)目研究中收獲了長(zhǎng)足的進(jìn)步。而后，他又申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目等，在項(xiàng)目研究中不懈前行，打磨錘煉。

特別是在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目研究中，趙新剛較早提出了“鏡像康復(fù)”的概念。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在中國(guó)有近600萬(wàn)人的腦血管病患者，每21秒就有一人死于中風(fēng)。近年來(lái)，中風(fēng)病已經(jīng)并非中老年人的專屬，越來(lái)越多的年輕人也被中風(fēng)病侵襲，對(duì)這一疾病進(jìn)行康復(fù)治療至關(guān)重要。

一般來(lái)說(shuō)，腦中風(fēng)病經(jīng)常會(huì)引起偏癱癥狀，單側(cè)肢體出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)障礙。針對(duì)這一現(xiàn)狀，趙新剛及其研究團(tuán)隊(duì)成員研制出了一種系統(tǒng)——利用病人肢體的健康一側(cè)作為信號(hào)來(lái)源，來(lái)帶動(dòng)患側(cè)的設(shè)備，幫助病人康復(fù)，以此形成一個(gè)完整的閉環(huán)，使病人能夠主動(dòng)發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令來(lái)支撐其患側(cè)運(yùn)動(dòng)。這樣，不僅能鍛煉病人的患側(cè)肢體，還能提升病人主動(dòng)參與到康復(fù)過(guò)程中的主觀能動(dòng)性，對(duì)于今后的康復(fù)治療有著極好的推動(dòng)作用。

從事這一領(lǐng)域研究工作以來(lái)，趙新剛先后負(fù)責(zé)和參加了面向自主移動(dòng)機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人、手術(shù)機(jī)器人、外骨骼行為輔助機(jī)器人等在內(nèi)的國(guó)家科研項(xiàng)目的研究工作。其中，包括原國(guó)防“973”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、原“863”計(jì)劃項(xiàng)目等近20項(xiàng)。深入到各項(xiàng)研究中，他在專業(yè)領(lǐng)域的科研能力有了極大的提高。

團(tuán)隊(duì)協(xié)同譜寫(xiě)研究新篇章

在科學(xué)研究中，團(tuán)隊(duì)通力合作發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。但是，研究道路不總是平坦寬闊的，在前行的過(guò)程中，趙新剛所在的科研團(tuán)隊(duì)也曾遭遇過(guò)各種困境。面對(duì)這些困難，趙新剛始終保持著從容、淡定的心態(tài)。在他看來(lái)，困難也是一種機(jī)遇，在逆境當(dāng)中，研究人員們可以對(duì)團(tuán)隊(duì)的研究走向以及未來(lái)的發(fā)展，進(jìn)行更加深入的思考。

課題組成員合影

目前，他所在的科研團(tuán)隊(duì)大約有10余人左右，團(tuán)隊(duì)主要致力于手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人以及地面移動(dòng)機(jī)器人這3個(gè)大方向的研究，每個(gè)方向各有其優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)如今，趙新剛及其團(tuán)隊(duì)成員正在致力于將這3個(gè)研究方向交叉合作，將團(tuán)隊(duì)的研究力量聚攏起來(lái)，擰成一股繩?！袄?，地面移動(dòng)機(jī)器人與康復(fù)機(jī)器人，在未來(lái)的‘助老助殘’研究方面，應(yīng)該會(huì)有很大的研究潛力。”趙新剛說(shuō)。在大方向的引領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)很可能會(huì)在科學(xué)研究中做出更多創(chuàng)新性科研成果。

在科研引領(lǐng)方面，趙新剛一直致力于讓學(xué)生深度參與到課題研究中去，“因?yàn)閷W(xué)生的科研方向也是從課題研究中衍生出來(lái)的，深入到其中進(jìn)行科學(xué)研究，不僅使學(xué)生的研究能力得到了提升，也促進(jìn)了整個(gè)課題的進(jìn)展。”趙新剛說(shuō)。每隔一段時(shí)間，他還會(huì)讓學(xué)生們通過(guò)組會(huì)匯報(bào)科研成果，使大家能夠通過(guò)這一形式從他人的研究中受到啟發(fā)，時(shí)間長(zhǎng)了之后，很可能會(huì)對(duì)他們今后的研究產(chǎn)生潛移默化的影響。除此之外，他還希望學(xué)生能夠盡量了解自己的研究所處的科研現(xiàn)狀，明白自己所做的科研工作處于怎樣的位置，能夠從已有的科研成果中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、進(jìn)行思考，以尋找到新的思路與方法?！霸谀撤N程度上，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題比解決問(wèn)題更重要?！壁w新剛說(shuō)。

2018年，趙新剛開(kāi)始擔(dān)任中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所機(jī)器人學(xué)研究室副主任。在新時(shí)期，他仍沒(méi)有一絲懈怠。未來(lái)，他希望能和團(tuán)隊(duì)成員一起，腳踏實(shí)地，攻克人機(jī)智能交互以及柔性安全驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)核心技術(shù)。除此之外，他們還將致力于康復(fù)機(jī)器人研究的成果轉(zhuǎn)化，打破我國(guó)康復(fù)設(shè)備對(duì)國(guó)外的依賴，做出社會(huì)與人民需要的好產(chǎn)品。不馳于空想、不騖于虛聲，趙新剛的科研理想始終篤定！