曹笑軒

2022年3月4日，北京冬奧組委駐地冬殘奧會火炬?zhèn)鬟f活動現(xiàn)場，火炬手彭園園佩戴智能手臂，接過上一棒圣火，舉起火炬。傳遞過程中，她靈活運用智能手臂揮舞致意，使用健側(cè)手臂與智能手臂流暢自如交替火炬，實現(xiàn)了雙手操作的夢想。

這款智能手臂是中國科學院沈陽自動化研究所（以下簡稱“沈陽自動化所”）機器人學國家重點實驗室張弼團隊為火炬手彭園園“量身定制”的一款生機電一體化機器人——上肢助力外骨骼機器人，不僅涵蓋傳統(tǒng)假肢功能，而且突破了殘肢功能再造技術。其上搭載的人機神經(jīng)接口技術、貼合皮膚的多模態(tài)信息采集系統(tǒng)等技術能夠準確解析受試者意念，實現(xiàn)殘肢對智能手臂的自然操控，可滿足精細操作、負重操作等日常生活的迫切需求。

當前全國有超過8000萬殘疾人、2.5億60歲以上老年人，他們的生活、工作、學習、養(yǎng)老等問題，是一直困擾眾多家庭和全社會的重大民生工作。面向人民生命健康，讓科技惠及廣大老年、殘疾人群，助力健康中國，始終是張弼團隊全體成員的共同追求。

櫛風沐雨攜手共進

經(jīng)由2022年冬殘奧會上的科技亮相，張弼團隊和他們的醫(yī)療機器人相關成果“一戰(zhàn)成名”，引發(fā)各界關注，為下一步科技成果轉(zhuǎn)化打開了良好局面。如今回顧團隊的發(fā)展歷程，張弼亦是感慨良多：“我們這個團隊，相當于白手起家。一開始像個小樹苗似的，非常弱小，也經(jīng)歷過風吹雨打。幸好有這些一起做事的兄弟和我共同支撐，我們才能走到今天?！?/p>

沈陽自動化所素有“中國機器人事業(yè)的搖籃”之稱，在我國機器人發(fā)展史上創(chuàng)造了多項第一，解決了國家制造業(yè)發(fā)展一系列重大關鍵技術問題。但論起張弼對這里的向往，還要說到他求學時的一次偶然。

彼時，張弼正參與一項東北大學與沈陽自動化所的合作項目，他第一次來到合作單位參觀的那天恰巧是中國科學院公眾開放日。展館中，幾十種形態(tài)各異、功能不同的機器人靜靜陳列。那一刻，他仿佛又變回了天真的小孩子，看著滿屋子心儀的展品恨不能多長幾雙眼睛，甚至連路也“走不動”了。多年后張弼回憶起這一幕仍難掩激動：“太厲害了！我能在書上看到的、我能想到的這些東西都在那里，當時給我最大的沖擊就是我覺得我學的理論有地方去實踐了。”

“科技冬奧”攻關小組合影

2017年，張弼以優(yōu)異的成績從東北大學自動化系博士畢業(yè)，隨后步入自己夢寐以求的科研殿堂——沈陽自動化所。來自五湖四海的人才匯聚于此，他們雖有著不同的性格、專注于不同的領域，但那種不畏艱險、科研報國的信念始終相同。在這里，張弼也陸續(xù)結(jié)識了許多志同道合的好伙伴、好兄弟。其中，趙明、徐壯、姚杰等人與張弼一拍即合，圍繞醫(yī)療機器人方向，他們攜手踏上了新的攀登之旅。

這是一個年輕的團隊、自由的團隊，也是一個心懷祖國和人民的團隊，同心同德、迎難而上是他們最佳的精神寫照。起初，為了搞清楚醫(yī)療機器人在國內(nèi)外的發(fā)展水平，尋找團隊的創(chuàng)新方向，張弼一行平均每年有兩三個月的時間奔波在外。任何一場相關大型會議或頂尖學者的講座，無論多遠，他們總要前去學習和拜訪：“哪怕只是看一眼，我們都感覺很值得?！睂τ谶@段積淀探索時期的狀態(tài)和心情，張弼是這樣形容的：“那完全是一種漫無目的的探尋，有些茫然，但是又堅定又激情澎湃，很矛盾的一種感覺。確實辛苦，但也發(fā)自內(nèi)心地感到這是一種幸福的累?！?/p>

在長達3年的學習調(diào)研過程中，團隊自身優(yōu)勢一點點被厘清，突破新方向也漸漸浮出水面。與此同時，張弼一行也未曾放緩技術積淀的腳步，先后完成基于生物電信號的踝關節(jié)康復機器人控制方法研究、攻克人機神經(jīng)接口技術、構(gòu)建出柔性驅(qū)動式患者步行模式高實時運動分析系統(tǒng)。正是有了這些從未間斷的理論和技術積累，張弼團隊才有機會走上2022北京冬殘奧會的舞臺，一舉驚艷四方。

厚積薄發(fā)一鳴驚人

張弼等人第一次與2022年北京冬奧會和冬殘奧會組織委員會接觸是在2020年4月，相關負責人前來沈陽自動化所進行技術調(diào)研時，原本并沒有注意到這支默默無聞的小團隊。是張弼主動出擊，不斷展示團隊實力，闡明醫(yī)療機器人的迫切需求和光明前景，最終以十足的誠意和過硬的技術打動調(diào)研團隊，贏得了這次機會。

2020年年初，張弼、趙明、徐壯、姚杰4人聯(lián)合魯迅美術學院副教授陳江波和遼寧省人民醫(yī)院的康復科主任張亮，圍繞外骨骼機器人火炬?zhèn)鬟f的演示任務，組成了“科技冬奧”專項攻關小組；2021年4月，國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”重點專項“多機器人跨域火炬?zhèn)鬟f技術研究與系統(tǒng)示范應用”正式立項；2021年7月，團隊用時3個月，多次走訪調(diào)研、對接需求、選購組件、測試方案，足跡遍布大半個中國；2021年10月底—2022年2月初，技術攻關近100天，研制完成上肢外骨骼系統(tǒng)，具備入場條件；2022年2月—3月初，先后在順義、大興、石景山等區(qū)域開展測試；2022年3月4日，火炬接力演示任務完美落幕?；仡檹臓幦C會到正式立項、進行沖刺、成功應用的過程，張弼如是說：“這個過程總體有一點辛苦，但其實也沒有那么多的旁人想象中驚心動魄的故事，甚至乏善可陳。不過中間每一小步的進展都讓人感到高興，項目最后的結(jié)果也非常令人開心，我們一群人在一起奮斗的感覺也讓人很享受?！?/p>

事實上，這項任務完美收官背后的辛勞與汗水，遠非寥寥數(shù)語所能道盡。只是直面挑戰(zhàn)、迎難而上對于張弼團隊而言已成一種習慣，便也不覺得分外辛苦，并且常常為自身能夠從挫折中有所收獲而分外欣慰。

2021年12月中旬，團隊已經(jīng)攻克諸多難題，步入智能外骨骼機械手臂各元器件整合組裝階段。然而就在這最后的緊要關頭，團隊發(fā)現(xiàn)主控制板的尺寸出了問題。“就差幾毫米?；鹁媸质褂玫闹悄芡夤趋罊C械手臂是一個很小的系統(tǒng)，當時為了追求極致，我們是按毫米測量的，想要做到嚴絲合縫，達到完美狀態(tài)。但沒想到最后噴漆、接線線槽等各種因素加起來，剩余空間還差幾毫米，主控板放不進去。那上頭密密麻麻全是電路，只要削剪一點，就壞了。還是怪我們經(jīng)驗不足、思慮不周。”由于這次“完美主義”導致的失誤，整個團隊倍加忙碌，很多時候飯都顧不上吃，終于在一周的時間內(nèi)繪制出新的主控板。回憶起當時的緊張氛圍，張弼卻并不嘆惋，反而灑脫一笑：“追求極致，原本是值得稱贊的精神。但是過分追求完美而忽視其他方面因素，反而不美。這也是很多我們這樣的年輕學者需要改進的地方，算是給我們自己好好上了一課。”

隨著項目落成，相關成果得到央視《新聞聯(lián)播》《新聞直播間》等報道，《中國日報》《科技日報》《中國青年報》《光明日報》《經(jīng)濟日報》等媒體轉(zhuǎn)載。張弼本人也因此受邀于恰佩克青年科學家論壇發(fā)表演講，并被選作科技冬奧科研人員典型案例進行表彰，但他最引以為豪的卻并非這些榮譽：“把理論研究變成實際應用，是最讓我高興的事情。通過這次‘科技冬奧’項目，我現(xiàn)在能夠很自豪地說，我提出的基礎理論，真正結(jié)合了實際、發(fā)揮了作用，而不是幾句空話?！?/p>

如今，2022年冬殘奧會已經(jīng)完美落幕，但屬于張弼團隊的征程才剛剛拉開序幕。下一步，面向人民生命健康領域，他們?nèi)詫⒊掷m(xù)深耕，積極推進醫(yī)療、養(yǎng)老服務機器人等研究，加快科技成果轉(zhuǎn)化，以科技手段助力健康中國。