高等学校科学研究优秀成果奖

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1、 高等学校科学研究优秀成果奖高等学校科学研究优秀成果奖 科学技术进步奖科学技术进步奖 (公示内容公示内容) 项目名称： 面向人机智能融合医疗康复的辅助机器人关键技术及其应用 第一完成单位： 华南理工大学 推荐单位： 华南理工大学 项目简介项目简介 本项目属于机器人、精密仪器、传感等学科，涉及机、电、信息、自控、生物医学等 多学科交叉领域。面向人机智能融合医疗康复的辅助机器人在运动康复、助老、助残等领 域有着广泛的应用。为了满足医疗康复等各类需求和实现更广泛的应用，以及面对复杂特 殊环境、更加智能化、集成化等挑战，本项目在国家自然基金委员会、科技部 863 计划、 广东科技厅等计划支持下，通过自

2、主创新和发明，在包含物理交互和认知信息交互技术在 内的面向人机智能融合医疗康复的辅助机器人方面，取得了一系列创新成果： 1. 研制被动康复训练的人机智能辅助机器人，研究成果主要包括： （1）人机智能康复辅助机器人结构设计：外骨骼可穿戴式辅助机器人全身 22 自由度， 机器人包含变刚度、轻量化、人机交互安全型上下肢。 （2）开发了机器人运动/力的混合控制技术；以及主从遥操作外骨骼机器人控制技术。 2. 研制主动交互助力的人机智能康复辅助机器人，研究成果主要包括： （1）开发硬软件结合的脑电、肌电检测装置及电流刺激反馈系统；大大突破脑电、肌 电等生物信号控制和肢体控制两类人机交互技术，并在康复医学

3、、外骨骼机器人中应用; （2）发明了智能交互机器人位置姿态交互的新型压电固态微陀螺和静电悬浮 6 轴微加 速度计等微惯性传感器、射频三维空间定位技术、卡尔曼滤波动态群组目标跟踪、分布式 处理的无线机器人传感网络及网络信息交互物理安全机制，满足机器人节点定位精确性、 实时性和鲁棒性，为智能人机交互机器人的位置姿态传感和决策控制奠定了良好基础; （3）设计了多源生物信息感知以及信息融合处理方法，解决了低功耗下智能交互机器 人高密度多通道多源信号获取、处理和控制技术，将其大批量应用于智能交互机器人及康 复医疗设备； （4）开发了基于运动意图的机器人控制技术:包括脑电、肌电等多源信息融合及解码技 术;

4、变阻抗特征提取与技能传递；外骨骼机器人主动交互训练控制技术。 将面向人机智能融合医疗康复的辅助机器人关键技术研究成果用于指导实践，在医疗 康复高端机器人等领域得到成功应用，康复机器人、脑机接口、生理电信号处理方法等研 究成果被广州章和电气有限公司、广州三甲医疗信息产业有限公司等多家企业产业化。这 些成果从理论、设计、方法、制造到应用，奠定了可穿戴康复机器人技术的基础，具有完 全的知识产权，申请国家发明专利 37 项，授权国家发明专利 25 项，其中 1 项国家发明专 利已经实现转让，转让经费 450 万元。在国内外学术 IEEE 汇刊系列等一流期刊发表 SCI 论 文 48 篇， EI 论文

5、42 篇， 近 5 年 SCI 他引 694 次。 项目总体达到国际先进， 国内领先水平。 用户包括上海瑞金医院、山东省泰安市第一人民医院等多家医疗单位示范应用，被上海东 方电视台、广州日报等主要媒体广泛报道，产生了较大社会影响。近三年直接经济效益： 新增产值 6.36 亿元，新增利润 1.4 亿元，新增税收 3 千多万元。该核心技术具有显著的经 济、社会、国防安全效益，推动了我国基于人机智能的辅助机器人技术的发展。 主要完成单位及创新推广贡献主要完成单位及创新推广贡献 单位名称 华南理工大学 对本项目的贡献： 鉴于该项目所具备的科研价值，本单位对该项目从以下几点给予全力支持，确保项目顺利 完

6、成： 1. 组织项目的立项； 2. 组织落实项目的科研公关队伍； 3. 给予科研经费支持理论研究、实验场地和实验设备购买； 4. 组织落实项目研究成果的应用领域和应用单位，为研发的可穿戴机器人系统的调试、 测评、现场安装提供了充足的人员、仪器和工作环境等条件； 5. 结合原有的理论研究基础和该项目的研究目的，重点对研发创新点 1 和 3 进行了深入 研究和创新，保证了该项目的完成质量； 6. 组织项目的技术鉴定、专利申请和基金申报工作； 7. 为研究成果今后的深入与进一步完善、推广应用创造了良好的环境，以推动了我国基 于智能人机交互的仿生机器人技术的发展。 单位名称 中国科学技术大学 对本项目

7、的贡献： 鉴于该项目所具备的科研价值，本单位对该项目从以下几点给予全力支持，确保项目顺利 完成： 1. 参与、协同项目各个完成单位做好项目的立项工作； 2. 给予科研经费支持理论研究、实验场地和实验设备购买，保证项目的顺利完成； 3. 组织相关工作人员，对创新点 2 和 6 作了研究，通过电流在适当的时候刺激人体的下 肢肌肉进行康复助行，尽可能的恢复患者的运动能力，在人机交互和运用人的运动意图来控 制机器人方面做了重点的研究； 4. 协助组织项目的技术鉴定、专利申请、基金申报等工作的完成； 5. 协助完成产品和技术的市场推广。 单位名称 北京航空航天大学 对本项目的贡献： 鉴于该项目所具备的科

8、研价值，本单位对该项目从以下几点给予全力支持，确保项目顺利 完成： 1. 参与、协同项目各个完成单位做好项目的立项工作； 2. 给予科研经费支持理论研究、实验场地和实验设备购买，保证项目的顺利完成； 3. 组织相关工作人员，重点研究康复机器人实时监护系统，通过对佩戴者生理参数的实 时采集和分析，实现了患者与外界的实时交互，并通过研发新型装置来调整可穿戴机器人的 空间姿态问题，在人机位姿交互技术方面做了研究和创新； 4. 协助组织项目的技术鉴定、专利申请、基金申报等工作的完成； 5. 协助完成产品和技术的市场推广。 单位名称 中山大学 对本项目的贡献： 鉴于该项目所具备的科研价值，本单位对该项目

9、从以下几点给予全力支持，确保项目顺利 完成： 1. 参与、协同项目各个完成单位做好项目的立项工作； 2. 给予科研经费支持理论研究、实验场地和实验设备购买，保证项目的顺利完成； 3. 组织相关工作人员，对项目的创新点 1 和 6 做了研究，针对病残患者生活自理能力和 生活质量的问题，重点研发辅助康复训练的方法，通过电流在适当的时候刺激人体的下肢肌 肉进行康复助行，尽可能的恢复患者的运动能力，在人机交互和运用人的运动意图来控制机 器人方面做了重点的研究； 4. 协助组织项目的技术鉴定、专利申请、基金申报等工作的完成； 5. 协助完成产品和技术的市场推广。 单位名称 上海交通大学 对本项目的贡献：

10、 鉴于该项目所具备的科研价值，本单位对该项目从以下几点给予全力支持，确保项目顺利 完成： 1. 参与、协同项目各个完成单位做好项目的立项工作； 2. 给予科研经费支持理论研究、实验场地和实验设备购买，保证项目的顺利完成； 3. 组织相关工作人员，对项目的创新点 5 做了研究，基于无线传感器网络对传感器的数 据进行融合来跟踪移动目标，提高测距系统的精度，对人机位姿交互技术做了重点的研究； 4. 协助组织项目的技术鉴定、专利申请、基金申报等工作的完成； 5. 协助完成产品和技术的市场推广。 单位名称 广州市章和电气有限公司 对本项目的贡献： 鉴于该项目所具备的科研价值，本单位对该项目从以下几点给予

11、全力支持，确保项目顺利 完成： 1. 参与、协同项目各个完成单位做好项目的立项工作； 2. 组织相关工作人员，结合我单位的产品技术和市场需求，对项目的创新点 6 做了研究， 基于运动意图的机器人控制技术，建立了可穿戴康复机器人主动交互训练方法，并引入患者 运动意图的可穿戴康复机器人辅助训练的控制输入信号，在患者运动意图的作用下自适应交 互协同地完成康复训练动作； 3. 作为该项目科研成果的完成单位，将项目的研究成果运用到产品中，并投放市场，取 得了很客观的经济和社会效益； 4. 协助组织项目的技术鉴定、专利申请、基金申报等工作的完成； 5. 完成产品和技术的市场推广。 单位名称 上海璟和技创机

12、器人有限公司 对本项目的贡献： 鉴于该项目所具备的科研价值，本单位对该项目从以下几点给予全力支持，确保项目顺利 完成： 1. 参与、协同项目各个完成单位做好项目的立项工作； 2. 组织相关工作人员，结合我单位的产品技术和市场需求，对项目的创新点 4 做了研究， 对柔性可穿戴机器人的驱动方式、机构构型、训练方式和实时监督等方面做了重点研究； 3. 作为该项目科研成果的完成单位，将项目的研究成果运用到产品中，并投放市场，取 得了很客观的经济和社会效益； 4. 协助组织项目的技术鉴定、专利申请、基金申报等工作的完成； 5. 完成产品和技术的市场推广。 推广、应用情况推广、应用情况 本项目发明的康复辅

13、助机器人、多自由度可穿戴智能假肢、下肢康复外骨骼机器人、智 能轮椅、仿生手臂机器人、脑肌电交互、基于运动意图的机器人控制技术等智能机器人物 理交互和认知信息交互等技术已在广州章和电气有限公司、广州三甲医疗信息产业有限公 司、南京擎盾信息科技有限公司、南京升泰元机器人科技有限公司、上海瑞金医院、山东 省泰安市第一人民医院、广东省工伤康复中心、山东省泰安中医医院等多家单位应用。 其中康复辅助机器人自由度多达 22，融合脑电、肌电与陀螺仪等多种康复训练模式于 一体，在多家医院应用，国内未见相关文献报道，该技术的成功研制有力促进了国内人机 交互康复辅助机器人技术的发展。本项目发明的多自由度可穿戴智能假

14、肢、仿生手臂机器 人等仿生交互机构实现了良好的人机交互操作，在康复辅助方面发挥明显的作用，国内未 见报道。本项目发明的多源生机电检测和反馈技术，已成功推向市场，是国内第一个拥有 自主知识产权的大批量产业化的脑肌电信号获取与反馈的技术。本项目发明的智能轮椅机 器人融合脑电等训练模式于一体，已在多家医院应用，国内未见相关文献报道；下肢康复 外骨骼机器人，也已经成功推向市场，在广东省工伤康复中心等医院进行应用，有力促进 了国内辅助机器人技术的实际应用发展。 本项目技术取得了十分显著的经济社会效益，近三年直接经济效益：新增产值 6.36 亿 元，新增利润 1.4 亿元，新增税收 3 千多万元。该核心技

15、术具有显著的经济、社会、国防 安全效益，极大地推动了我国基于可穿戴康复机器人关键技术及其应用的发展。 本项目曾获科技奖励情况：无本项目曾获科技奖励情况：无 主要知识产权证明目录主要知识产权证明目录 知识产权类别知识产权类别 知识产权具体名称知识产权具体名称 国家国家 授权或申请号授权或申请号 授权日期授权日期 证书编号证书编号 权利人权利人 发明人发明人 发明专利有发明专利有 效状态效状态 授权发明专利 外骨骼可穿戴式康 复机器人 中国 ZL201110029533.9 2013-14-17 1175054 上海交通大学 李智军； 叶雯珺； 孙楠； 王文；曹晓青 专利权有效 授权发明专利 外骨

16、骼可穿戴下肢 康复机器人 中国 ZL201110292009.0 2013-05-22 1199884 上海交通大学 李智军；叶雯珺；樊利 平 专利权有效 授权发明专利 带有康复机械臂的 电动轮椅装置 中国 ZL201010152283.3 2012-10-17 1064947 上海交通大学 李智军； 戴磊； 曹晓青、 李杨；朱晓辉 专利权有效 授权发明专利 倒置滚轮式定位移 动机器人 中国 ZL200810035828.5 2010-06-02 624786 上海交通大学 李智军；祝永新；莫亭 亭；任峙宗 专利权有效 授权发明专利 外骨骼可穿戴上肢 康复机器人 中国 ZL201110352097.9 2014-06-18 1422738 上海交通大学 李智军；叶雯珺 专利权有效 申请发明专利 捕捉人体四肢三维 空间姿态的可穿戴 智能环 中国 201510097135.9 上海交通大学；华 南理工大学 李智军；叶雯珺；肖志 业；谷国迎；杨辰光； 苏春翌 专利权有效 申请发明专利