【独家】励建安教授特别演讲《行走的艺术》

2017年3月17日上海，励建安教授在傅利叶智能外骨骼机器人发布会上作了题为《行走的艺术》特别演讲。励建安教授是美国国家医学院院士、江苏省人民医院康复医学中心主任、国际物理医学与康复医学学会前任主席，是世界康复医学领域第一位中国籍院士和首任华人主席。下面就让我们一起来欣赏励建安教授的精彩演讲。

▲ 励建安教授在发布会后接受记者采访

演讲视频记录，友情提示在WIFI状态下观看：

励建安教授特别演讲《行走的艺术》全文记录（蓝色标题均系“傅利叶智能”小编添加）：

步行的重要性

步行为什么是如此的重要呢？因为步行是人类和动物的区别。人是一种最高级的动物，他和动物有什么区别呢？有人说因为人会说话，动物也有语言。有人说人会思想，其实动物也有思想。但是人是动物中唯一以直立方式作为主要行动的一种高级动物。

非常高兴今天能够见证我们国家自己独立研发拥有自主知识产权的外骨骼机器人走上了我们临床应用的舞台。那么借此机会跟大家谈谈步行。步行是什么？为什么如此的重要？当然，刚刚提到了我们下肢瘫痪患者真正的梦想，就是有一天能用自己的双脚在地上哪怕只是走几步。

步行对人类的进化有多大的作用？各位知道步行对人类进化最大的作用就是解放了双手。因为我们能用两个下肢走路了，所以我们用手来制造工具，用双手在行进的过程中做非常多的事情。因此大家需要理解步行对于人的重要性，当你有能力去步行的时候，你没有意识到步行有多重要。但是当你失去了步行的能力的时候，你会觉得步行是极端的重要。那我也接下来要分享一个医学的概念——步态。

步行与步态

很多人知道步行训练、步态训练，但是不知道这两个有什么区别。我要告诉大家，步行是指一种生理性的行动，是完成了腿的交互的行动；而步态是代表了我们步行的行为方式，其中有很多影响因素。

这里面包括了性别，男性、女性走路就不一样；包括了年龄，儿童和成年人以及老人走路也不一样；包括我们的职业，一个农民，一个教授走路的姿势是不一样，一个海员和一个教师走路的姿势是不一样的；也包括我们环境，在平地上走路和在崎岖的山路走路是不一样的；还包括了我们健康问题的影响，得病之后，外伤、脑损伤、偏瘫之后，这些都会影响我们的步行能力。我们不能把步行和步态混淆在一起，因为我们最后康复医疗的目标是让患者回归社会。我们不仅要让患者能够实现步行，还要让患者步行的行为方式和所处的环境获得最好的结合。

人类运动的基本模式

步行训练相对时间比较短一些，但是步态训练，要走得好、走得能够不假思索，是需要花时间的。那么我下面要讲步行的另一个重要的特点，把它引入步态层面要讲的特点——人类运动的基本模式。

人类运动的基本模式有三种：一种是反射性运动，这种反射区运动是不假思索的，我们不用思考。抓了一个90~100摄氏度的杯子你立刻会把手收回来，你不需要思考叫反射性运动。第二种是随意运动，就是我手举起来，你想做什么动作就做什么动作。

但是不要忘了第三类的运动模式，也是极端重要。这种叫模式化运动，怎么叫模式化运动呢？运动，我们大脑的皮质执管着运动的开始和结束。我们走路，开始往那边走，大脑指挥了开始，到了这个点我必须要停下来，要不然我走到障碍物上了，这是他的结束。至于我走路的过程，在其中，我是完全不假思索的。这个不假思索会带来我们一个重要的思考：谁来指挥这个行动呢？

到现在为止，人类还没有找到我们大脑中哪一个中枢叫步行中枢，为什么找不到？这个过程的形成绝不是一个简单的中枢来决定的，因为我们人类所有的高技巧活动都具有同样的特征，就是在进行高技巧活动的过程中不再考虑他的动作本身，而是考虑和这个动作相关的行为。

比如钢琴家在钢琴上演奏的时候，他可以一秒钟有几十次的手指的击键活动，两个手都在一起运动，这个时候没有时间考虑哪一个手指应该做什么样的动作。当一个钢琴艺术家，弹奏出一段行云流水般的乐曲的时候，他的思维就在于这个乐曲应该表达的境界，而不在于思考我的手指该怎么动。因此所有的高技巧活动都和步行一样进入了模式化运动的阶段。为了达到这样的阶段，我们需要无数次地按照既定的理想的方式来重复地运动，从而在我们大脑的某一个区域或者以某一种方式建立这样的模式化运动。因此，我们不能期待是一个步行中枢。因为我们有很多高技巧的活动，这种高技巧的活动都要有某种机制来指挥。

步行周期

接下来，我们说一下步行，步行周期应该是怎么样的？大家知道步行周期可以简单地分成两个时间段：一个时间段是，要往前走、在空中迈步的时间段；另一个时间段，这个脚在地上，另一只脚向空中迈步。一个叫摆动相，另一个叫支撑相。一只脚在地支撑，一只脚在空中的时候叫摆动。支撑相、摆动相下面看着是两条腿，上面支撑的是我们的身体。

在支撑相、摆动相时间内，我们的身体不是一条直线的。走路的时候两个脚在地上支撑是最低，一个脚在地上支撑的时候，身体的高度最高，所以我们身体的中心是上下移动的，还不光是上下移动，还有左右移动。因为我向前迈步的时候，身体产生旋转。另一只脚产生反方向的旋转。

而且步行的时候我们的肌肉参与是需要的，我们肌肉参与的程度最复杂的那个点，不是一只脚在地上支撑的这个点，而是在这只脚落地之前的那个瞬间，因为这个时间我们需要用肌肉来准确地控制脚落地的位点以及脚的方向。这个时间是最复杂的。

落地之后就开始变的简单。到落地中期的时候最简单，可以不要肌肉活动。因此，在运动的时候，我们肌肉活动的真正的要素，除了需要产生向前的驱动力之外，有一个真正困难的要素是控制肢体的位置。所以说刚才我们讲了机器人研究的时候最难的点就是能不能控制我们身体的位置。就是需要很多的传感器把我们的肢体在运动中空间的位置，在摆动时间空间的位置和支撑的时间空间的位置，通过一个精确的反馈才能指挥好我们的机器能够很好的完成步行的动作。

支撑相可分为单支撑相和两个双支撑相，单支撑相占总步行周期的40%，每个双支撑相分别占10%，相加得出支撑相为60%，摆动相（空中的时间）占到40%，这是我们走路占比时间，这个时间和我们的机器人的研制有关系。

引起步态变化的因素

引起步态的变化有很多的因素，比如神经肌肉的因素，原发的原因，脑卒中、脑外伤、脊椎损伤，脑瘫等等；还有既发的因素，关节肌肉的挛缩和萎缩；也有骨关节因素，疾病会导致步行的障碍，比如骨关节炎、比如说先天性的畸形等等；也有年龄的因素，老年人的步态；还有性别的因素、孕妇有孕妇的步态；还有职业的因素。

步行和步态的分析

我今天要跟大家说一下我们步行要做分析，最早的步行分析就是通过足印。足印落到地上反应了我们身体的重量、性别、年龄等。在中央电视台的一个节目中，有一位女警官只是观察地上的一个足印，就可以把一个女模特从30个模特中挑出来。这30个女模特一样的身高，一样的性别，穿一样的衣服。她就靠这个足印把这个人从这几十个人中挑出来。

所以足印是一个最古老的步态分析方法。这个女警官怎么学会的？以为她是从哪个学校学的。她说不是的，是跟爷爷学的。为什么会学会呢？她爷爷在清朝的时候是放羊的，如果羊被别人偷走，地主就要找他爷爷算账要赔羊。他爷爷通过脚底下的足印能够找出来是谁偷了他的羊。然后她也就掌握了这个特别的技术，而且中国的习惯传男不传女呀，这个女警官是怎么学的？她偷偷学的。学到最后可以通过观察足印破很多案子，一年要破一百多起这样的案件，所以足印非常重要。

我们也在学习足印，利用这样的足印便于我们分析患者的状态，现在好了，我们可以不必走到沙滩上看足印，我们可以用电子的方式把所有足印的内容检测出来。

但是光有足印是不够的，足印只能看到空间的动作，看不到脚在空中的动作。我们最早的研究空中动作是来自于欧洲的一场赌搏。两个人打赌，说这个马在跑的过程中，一个人说一直要一只脚落在地上，有人说只要是跑，四只脚都会腾空的。那么结果呢，就拍了一批照相，第一排的第二幅图，确实是四个蹄子都在空中的。这是最早的步态分析，用照相技术得到的步态的分析。

我们现在都知道走和跑的区别，因为走路永远一只脚在地上，跑步一定有一个瞬间两只脚都在空中，这就是走和跑的区别。这就是最早的分析，接着我们不看马了，我们看人，也知道我们在跑动的姿态，把这些每秒能够有12幅到16幅的照片照下来的话，那就是电影。

社会现代我们是利用这样的一个红外线的摄影技术，用计算机可以把患者的运动的轨迹全部记录下来，然后计算机进行处理，这种运动的模式叫做三维步态分析。

这样的步态分析不仅可以把我们人的形状表现出来，而且利用计算机技术可以从我们头顶上看身体、我们脚下面看身体，通过各种方位来看我们人体的活动。这就解决了我们原来用摄像机不能解决的问题。所以，三维步态分析将成为我们未来研究的一个重要的工具和方向。

我们当然不光是研究走路的时间和空间姿势。足底动力学的状态还需要研究，还有另外一个重要的内容就是肌肉活动。在走路的时候我们通过表面肌电图来知道我们什么时候肌肉是活动的，什么时候肌肉是不活动，什么时候肌肉处在不恰当运动阶段。

现在我们的科技又发达了，发展到我们现在不仅仅用摄像机、表面肌电，我们可以用这种传感器：加速度仪、陀螺仪和磁力仪合在一起的一起小小的传感器，我们就可以感知身体的信息，装在身上我们就知道我们走路的姿态。

对于走路的姿态研究今天有一种可能性：我只要传感器，我不要照相机，我也可以重现出人体运动的姿态，这样就可以在任何时候，黑夜、白天、室外都可以进行运动分析。甚至我们可以分析人到月球上的肢体活动的规律。

机器人技术

我们现在有这么多的分析手段给我们带来了很多的机会，就是可以把我们患者的问题监视得非常清楚，是哪块肌肉、哪一个关节出问题让他走得不太好，我们的康复机器人用什么样的方式可以让我们的患者训练达到最好的结果？ 因此我们有了一批固定的放在康复医学科室的康复下肢训练的机器。

更重要的是，我还是特别关注外骨骼式的机器人。外骨骼式的机器人起源于军事用途，为了军人能够特种作战，现在的发展更大的用途不再是军人，而是为了老百姓。中间是我们中国的机器人，我很高兴看到我们中国不仅是一家，现在有多家都在做外骨骼机器人的研制，而且进入到临床应用的阶段。

我也告诉大家今年我刚刚参加了国家自然基金重点项目评审，关于康复机器人的评审。我知道有两个重要的发展趋向，我希望大家能够引起关注，第一个趋向是要做共融式机器人，也就是说机器和人的思想能够连接在一起。有一天我们要能够做到让我们的机器按照我们的意愿、随心所欲地帮助我们的行动。

第二个我特别感兴趣的，叫做软体机器人，不再是一个硬的结构，是一个软体的结构。既有利用钢丝绳之类的传动方式，也有另外一种研究，虽然现在离实用还有一点点距离，但是我相信不会很远，那就是人造肌肉。现在有特殊材料在通电了之后，可以产生类似肌肉收缩这样的动作。

▲ 台下观众聆听励教授演讲

我期待我们辅助性的机器人不仅是我们脊椎损伤患者能使用，我也希望这种外骨骼式机器人是一个真正有感觉的机器人。感觉和人的思想如何更好地结合在一起，我相信这些年轻人还将面临更多的挑战，我希望在不远的将来，我们这款漂亮的机器人能发展到能够让我们的使用者随心所欲地使用，帮助、辅助我们的步行。

这就是我们学科交融要产生的新的梦想——共融式机器人、软体机器人利用人体的动能或者叫做势能，能够产生电能的机器人走一步就给我们的电池充了一次电，能够真正地理解我们的意图。要完成这样一个共融式机器人，我们就会有很多新的梦想，而实现这个梦想最重要的，既不是钱，我相信中国人真的到了不缺钱的时候，也不是我们专业技术人员的能力，我相信他们有足够的能力来实现这个梦想；我认为最重要的因素，是研发人员、患者、医务人员以及其它利益相关方的沟通。

期待吧，期待我们共同梦想，我们美好的明天！只要我们坚持，朝着前方去努力，我们的梦想一定会实现。我们人类就是在不断的梦想和实现梦想的努力之中获得人类的进步！

谢谢各位！

（2017年3月17日，励建安教授于傅利叶智能外骨骼机器人产品技术发布会）

傅利叶是谁？                     
他是19世纪伟大的数学家，而21世纪的上海傅利叶智能科技有限公司则是工匠，科学家和艺术家们的组合。最好的公司，不是创始人们想要成立公司，而是创始人们想要改变整个世界。                    

每个傅利叶人，尽管有着不同的背景和独特的视角，但都拥有着一个共同的目标——创新的技术将改变未来人类的潜能，未来无所不能！

长按关注 傅利叶智能 公众号

点击“阅读原文”进入官网