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1、遙操作與遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 遙操作 遙操作就是人操縱主機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng) 作，通過通信線路，該操作信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn) 距離人難以接近或有危害的環(huán)境中，指揮 從機(jī)器人完成相應(yīng)的操作。 在遙操作系統(tǒng)中因?yàn)榻柚巳说母兄芰?和智慧、經(jīng)驗(yàn)等，克服了完全自主式機(jī)器 人在傳感，智能方面的限制，從而使得從 機(jī)器人能在陌生和動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)中更加有效 地執(zhí)行任務(wù)。 遙操作 上圖為遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的示意圖，在圖中，人 操縱機(jī)械手（機(jī)器人的手臂）末端，進(jìn)行一個(gè)相 應(yīng)的動(dòng)作，在遠(yuǎn)程的機(jī)械手要跟隨這個(gè)動(dòng)作，同 時(shí)將從機(jī)械手與環(huán)境的交互信號(hào)（力）傳回給人， 使人受到相類似的作用力。 圖的中間部分是用電腦虛擬出從機(jī)械手與環(huán)境的 交

2、互過程，并將虛擬的環(huán)境力作用在人手上，則 人能夠立即感受到環(huán)境的力。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的 難點(diǎn)在于時(shí)延的固有性，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和透明性 （對(duì)人來說，就像沒有主從機(jī)械手一樣，直接與 環(huán)境作用，這就是理想的透明性） 遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 研究背景及意義 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 目前存在的問題 研究背景及意義 腦卒中（ strock）已成為三大主要致死疾病 之一。在老齡人群中有大量的腦血管疾病 或神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者，這類患者多數(shù)伴有 偏癱癥狀。 腦卒中又名腦血管意外、中風(fēng)是指腦部缺 血性病變或出血性病變所形成的疾病，發(fā) 生在由于腦血管血栓或腦血管破裂出血而 導(dǎo)致出現(xiàn)腦供血的中斷。 研究背景及意義 腦卒中具有高死亡率、高復(fù)

3、發(fā)率以及高致 殘率等特點(diǎn)，是嚴(yán)重影響人們的生存質(zhì)量 及生命的疾病。世界衛(wèi)生組織將這種病確 定為當(dāng)今人類的第一殺手。 中風(fēng)后遺癥的康復(fù)治療是指對(duì)發(fā)生中風(fēng)以 后所遺留下的半身不遂、語言障礙等殘疾 癥，綜合協(xié)調(diào)地采用各種有效措施，減輕 殘疾和因殘疾所帶來的后果。 研究背景及意義 有作者較早前就提出要加強(qiáng)腦卒中患者手 術(shù)后的康復(fù)。國(guó)內(nèi)有研究觀察了綜合性康 復(fù)治療對(duì)腦卒中偏癱患者 3-6個(gè)月的日常生 活活動(dòng)能力和運(yùn)動(dòng)功能的影響，在評(píng)估時(shí) 發(fā)現(xiàn)患者的運(yùn)動(dòng)功能有較大的改善，明顯 地降低了患者的功能障礙，提高了其生存 質(zhì)量。 研究背景及意義 腦卒中患者的術(shù)后康復(fù)除了必要的藥物治 療外，最不可或缺的還有康復(fù)治療

4、中的物 理治療、作業(yè)治療等治療的支持。一些學(xué) 者的研究表明，腦卒中后的上肢的運(yùn)動(dòng)再 學(xué)習(xí)和康復(fù)的水平提高與強(qiáng)化的康復(fù)訓(xùn)練 有關(guān)，大量的重復(fù)訓(xùn)練是非常有效的訓(xùn)練 方法。 研究背景及意義 目前，康復(fù)訓(xùn)練的傳統(tǒng)方法主要是依賴于理論的 物理療法和醫(yī)師對(duì)患者進(jìn)行手把手的指導(dǎo)和訓(xùn)練。 這種方式存在一些問題： 1、訓(xùn)練效率低下，治療效果多取決于康復(fù)醫(yī)師的 經(jīng)驗(yàn)和水平； 2、康復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)不夠客觀； 3、無法建立訓(xùn)練參數(shù)和康復(fù)指標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系， 不利于中風(fēng)患者神經(jīng)康復(fù)規(guī)律的深入研究； 4、出院患者接受大強(qiáng)度或長(zhǎng)期的治療也將很大程 度上受到條件的限制。 研究背景及意義 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和遙操作機(jī)器人技術(shù)的 發(fā)

5、展，遙操作機(jī)器人技術(shù)逐漸開始應(yīng)用于遠(yuǎn) 程醫(yī)療、遠(yuǎn)程手術(shù)、遠(yuǎn)程康復(fù)等領(lǐng)域。 將這些技術(shù)研究應(yīng)用于康復(fù)訓(xùn)練，可使機(jī)器 人在一對(duì)多模式下進(jìn)行遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練患者， 從而幫助有限的康復(fù)醫(yī)師為更多的患者服務(wù)， 解決傳統(tǒng)訓(xùn)練方法存在的問題。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 20世紀(jì) 80年代是康復(fù)機(jī)器人研究的起步階段，美 國(guó)、英國(guó)在康復(fù)機(jī)器人方面的研究處于世界的領(lǐng) 先地位，直到 1990年以后康復(fù)機(jī)器人的研究才進(jìn) 入到全面發(fā)展時(shí)期。 康復(fù)機(jī)器人屬于醫(yī)療機(jī)器人范疇，是機(jī)器人技術(shù) 在醫(yī)療領(lǐng)域中的新應(yīng)用。康復(fù)機(jī)器人具體又可分 為康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人和功能輔助型機(jī)器人兩種。 前者的主要功能是幫助患者完成各種運(yùn)動(dòng)功能的 恢復(fù)性訓(xùn)練，如人的下

6、肢行走訓(xùn)練、手臂運(yùn)動(dòng)訓(xùn) 練、脊椎牽引運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、頸部運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練等；后者 的主要功能是用來幫助肢體有運(yùn)動(dòng)困難的患者完 成各種運(yùn)動(dòng)，如智能輪椅、導(dǎo)盲手杖、機(jī)器人假 肢等。 功能輔助型機(jī)器人 早期的康復(fù)機(jī)器人都屬于輔助型，首先出現(xiàn)了工 作站形式的康復(fù)機(jī)器人，它們將現(xiàn)有的電動(dòng)臂和 專門設(shè)計(jì)的工作臺(tái)相結(jié)合，由程序化的指令控制 手臂拿取工作臺(tái)上的物品。如在 TIDE （ Technology Initiative for the Disabled and Elderly）框架資助下，歐盟開發(fā)了 PARTNER和 MOVAID用于照顧老年人和殘疾人的半自主模塊 化機(jī)器人，其目的是對(duì)身體嚴(yán)重殘疾或臥床不起 的用戶

7、提供更多更好照顧的機(jī)器人輔助系統(tǒng)。 功能輔助型機(jī)器人 80年代初德國(guó)的斯坦福大學(xué)開發(fā)了幾代基 于 Puma 260工業(yè)機(jī)器人的 De-VAR工作站， 具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，其中 De-VAR IV將 Puma手臂顛倒裝在頂棚的軌道上，增進(jìn)了 工作空間，適合在辦公環(huán)境中使用。 功能輔助型機(jī)器人 1987年英國(guó)的 Topping等研制的 Handy 1可以獨(dú)立 的幫助一名患有腦癱的 11歲兒童進(jìn)食，經(jīng)不斷的 改進(jìn)，現(xiàn)在的 Handy 1除了可以輔助殘疾人進(jìn)食 喝水，還能夠幫助他們清洗、刷牙、刮胡子甚至 化妝等，為殘疾人的生活提供了很多方便。 該機(jī)器人是一臺(tái)低成本、設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)緊湊并 已市場(chǎng)化的康復(fù)

8、機(jī)器人，現(xiàn)在在英國(guó)、美國(guó)、法 國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家有 100多名嚴(yán)重殘疾的人 在使用它。是目前最為成功的輔助型康復(fù)機(jī)器人 之一。 功能輔助型機(jī)器人 90年代后，為了給殘疾人和失去行走能力的老年 人提供優(yōu)異的代步工具，研制出各種智能輪椅。 各類傳感器和高效的信息處理及控制技術(shù)在輪椅 上的應(yīng)用，使輪椅具有避障、路徑規(guī)劃和自主導(dǎo) 航等功能，成為了高度自動(dòng)化的智能移動(dòng)機(jī)器人。 麻省理工智能實(shí)驗(yàn)室的 Wheelesley智能輪椅，為 一個(gè)半自主式機(jī)器人輪椅，配備有計(jì)算機(jī)控制和 傳感器的電動(dòng)輪椅，還裝有一個(gè)筆記本電腦用于 人機(jī)界面交互。 系統(tǒng)有兩種級(jí)別的控制：高級(jí)方向指令和低級(jí)計(jì) 算機(jī)控制路線，用戶擁有最

9、高控制級(jí)別。 功能輔助型機(jī)器人 系統(tǒng)由兩部分組成，智能輪椅系統(tǒng)提供低級(jí)控制， 避障和保證正確的運(yùn)動(dòng)方向；用戶和輪椅之間的人 機(jī)界面提供高級(jí)控制。 這個(gè)智能輪椅允許用戶通過三種方式來進(jìn)行控制： 菜單、操縱桿和用戶界面。菜單模式下，輪椅的操 作類似于一般的電動(dòng)輪椅。 在操縱桿模式下，用戶通過操縱桿發(fā)出方向命令來 避障。 用戶界面模式下，用戶和機(jī)器之間僅需通過用戶眼 睛運(yùn)動(dòng)來控制輪椅，即用鷹眼系統(tǒng)來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 功能輔助型機(jī)器人 2000年，德國(guó)的 Friend I系統(tǒng)是將一個(gè) MANUS機(jī)器人手臂安裝在電動(dòng)輪椅上，由 語音識(shí)別系統(tǒng)控制。輪椅的左面安裝了一 個(gè)小平臺(tái)和一個(gè)平板顯示器。系統(tǒng)以程序 化運(yùn)動(dòng)

10、和用戶控制運(yùn)動(dòng)兩種模式工作。 在 程序化模式中，操作對(duì)象必須放在平臺(tái)的 固定位置上，用戶發(fā)出簡(jiǎn)單的命令來調(diào)用 模塊化的程序完成一套動(dòng)作。在用戶控制 模式下手臂可根據(jù)用戶的語音命令工作。 功能輔助型機(jī)器人 在 FRIEND I的基礎(chǔ)上，在 2004 年推出了智 能化更高、人性化更好的 FRIEND II，該系 統(tǒng)集成了 ATMEC Robotic GmbH公司生產(chǎn) 的模塊化手臂和 5 指手抓，并利用視覺伺服 幫助殘疾人操作手臂。 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人針對(duì)上肢功能康復(fù)的最早 的設(shè)想來自 Dijkers（ 1991），他設(shè)計(jì)了一 種簡(jiǎn)單的機(jī)器人供腦卒中患者上肢使用， 可以簡(jiǎn)單的進(jìn)行重復(fù)運(yùn)動(dòng)

11、，并記錄患者治 療的結(jié)果。 1993年美國(guó)的 Lum等人研制了一種稱作 手 物體 手的系統(tǒng) (hand-object-hand system)，嘗試對(duì)一只手功能受損的患者進(jìn) 行康復(fù)訓(xùn)練。 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 這種雙手物理治療輔助機(jī)器包括兩個(gè)置于桌面上、 可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的夾板狀手柄，其中一個(gè)手柄下端 連接在驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，電機(jī)可以輔助患者完成動(dòng)作。 該機(jī)器主要幫助完成兩個(gè)任務(wù)動(dòng)作的訓(xùn)練：雙手 移動(dòng)和雙手?jǐn)D壓。雙手移動(dòng)任務(wù)要求兩手夾持某 一物體作前后往返運(yùn)動(dòng)，擠壓運(yùn)動(dòng)要求在物體上 產(chǎn)生需要的抓取力。為限制自由度數(shù)目，患者雙 手要放置在剛性手柄上，以阻止手腕屈伸。 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 1995年 Lum等又研制了

12、一種雙手上舉的康復(fù)器 (bimanual lifting rehabilitator)，用來訓(xùn)練患者用 雙手將物體上舉這一動(dòng)作。該系統(tǒng)雖為兩自由度 的連桿機(jī)構(gòu)，但只用于做肩關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)訓(xùn)練。當(dāng) 患者雙手握住手柄將其舉起桿 2時(shí)，設(shè)備既可測(cè)量 被舉物體的垂直位置及傾斜角度參數(shù)，也可以在 左手（患側(cè)手）無法產(chǎn)生足夠大的力時(shí)，桿 1 可 以予以輔助受損左臂完成動(dòng)作，機(jī)器所施加的力 可以按患者的需要改變，從而保持上舉動(dòng)作的平 衡，然后再將其放在桌面上。 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 1998年美國(guó)麻省理工學(xué)院的 Krebs和 Hogan等研 制出一種稱作 MIT-MANUS的腦神經(jīng)輔助康復(fù)機(jī) 器人并已應(yīng)用于臨床，制作

13、它的主要目的是提供 一種新型的康復(fù)訓(xùn)練工作站，用來對(duì)中風(fēng)后上肢 運(yùn)動(dòng)功能喪失的患者進(jìn)行肢體運(yùn)動(dòng)和操縱技巧練 習(xí)。 該機(jī)器人是一種 30英寸高、連桿機(jī)構(gòu)的機(jī)械臂， 它由兩個(gè)無刷電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，可以帶動(dòng)患肢肘部 和前臂作兩自由度的平面運(yùn)動(dòng)，也可通過一組彈 簧，實(shí)現(xiàn)小范圍的被動(dòng)垂直運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也可以測(cè) 量手的平面運(yùn)動(dòng)參數(shù)，而且運(yùn)動(dòng)軌跡可以通過計(jì) 算機(jī)屏幕為患者提供反饋。 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 機(jī)器人能夠像康復(fù)治療師一樣鍛煉中風(fēng)患者的手 臂，這將有助于恢復(fù)患者由于中風(fēng)而癱瘓的肩部 和肘部運(yùn)動(dòng)機(jī)能。研究結(jié)果顯示，這種 MIT- MANUS機(jī)器人不僅能夠幫助輕微的中風(fēng)患者進(jìn)行 康復(fù)治療，此機(jī)器人甚至對(duì)那些中風(fēng)發(fā)生

14、5年以上 的患者也有效果。 麻省理工學(xué)院還將在現(xiàn)有的 MIT-MANUS的基礎(chǔ) 上研制新的一代一對(duì)多和遠(yuǎn)程康復(fù)機(jī)訓(xùn)練器人。 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 2000年美國(guó)的 Reinkensmeyer等研制了另一種輔 助康復(fù)和測(cè)量導(dǎo)向器（ ARM Guide），主要針對(duì) 抓取時(shí)上臂的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)計(jì)，用來輔助治療和測(cè)量 腦損傷患者上肢運(yùn)動(dòng)功能。 該設(shè)備為單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三自由度裝置，包括一個(gè)直 線軌道，其俯仰角和水平面的傾斜角可以調(diào)整。 實(shí)驗(yàn)中患者的前臂和手綁在特殊設(shè)計(jì)的夾板上，該 夾板可以沿直線約束滑動(dòng)。當(dāng)需要向前臂施加力時(shí)， 電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈，從而使與傳動(dòng)鏈相連的夾板動(dòng)作 沿直線軌道運(yùn)動(dòng)，傳感器可以記錄患者前臂所產(chǎn)

15、生 的力。 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 以英國(guó) Reading大學(xué)為首的歐洲跨國(guó)研究小 組，于 2002年研制出一種叫做 GENTLE/S的 上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，基本功能與 MIT- MANUS相似。 其機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，機(jī)械臂為三 自由度的升降式搖臂結(jié)構(gòu)，機(jī)械臂的腕部帶 有三個(gè)被動(dòng)自由度，可實(shí)現(xiàn)手臂的三維運(yùn)動(dòng)， 它結(jié)合了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過電腦屏幕對(duì)患 者實(shí)施生物反饋，使患者訓(xùn)練時(shí)更加具有吸 引力和臨場(chǎng)感。 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 同年，由美國(guó)的 Lum等研制了一種實(shí)現(xiàn)機(jī)器人輔助 移動(dòng)上肢裝置的樣機(jī)，該裝置稱作鏡像運(yùn)動(dòng)使能器 （ mirror-image motion enabler： MIME）。此系

16、統(tǒng)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，包含有左右兩個(gè)可移動(dòng)的手臂 支撐（將胳膊的運(yùn)動(dòng)限制在水平面內(nèi)），一個(gè)六自 由度的機(jī)器人臂（ PUMA-560）。 患者前臂用夾板夾住，手腕處于夾板中部位置，手 臂支撐由工業(yè)機(jī)器人 Puma 560操縱，通過直接控 制前臂的移動(dòng)位置和方向，使上肢在一平面內(nèi)預(yù)先 設(shè)定的簡(jiǎn)單軌跡上移動(dòng)。 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 瑞士蘇黎士聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)（ ETH）在腿部康復(fù)機(jī)構(gòu)、 走步狀態(tài)方面取得了一些成果，開發(fā)了 LOKOMAT 康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)，用于有運(yùn)動(dòng)損傷、脊椎損傷等患 者康復(fù)訓(xùn)練。 該機(jī)器人有一套懸吊裝置來平衡人體的部分重力， 用一套可旋轉(zhuǎn)的平行四邊形機(jī)構(gòu)控制平衡，只允許 患者在走路過程中的向上和向

17、下運(yùn)動(dòng)，患者不必自 己維持上半身在豎立面內(nèi)。為了適應(yīng)不同患者的需 要，此系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)節(jié)均可調(diào)整。為了讓患者感到 舒適，所以與患者接觸的都是寬軟的綁帶。在對(duì)患 者進(jìn)行康復(fù)實(shí)驗(yàn)中取得了很好的效果。 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 瑞士的 Mihelj， Nef等人研制的手臂康復(fù)機(jī)器 人 ARMin。其采用不完全外骨骼結(jié)構(gòu)， 使得肩部的安裝誤差不會(huì)給人的手臂帶來壓 力。 機(jī)器人有六個(gè)自由度，配有力傳感器和位移 傳感器，安全性高，提供四種控制模式，分 別為預(yù)記錄軌跡模式、指定運(yùn)動(dòng)治療模式、 示教模式、患者主動(dòng)力模式。 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 日本的 Noritsugu等人用四塊橡膠人造肌肉構(gòu) 造了一個(gè) 2自由度的治療機(jī)器人。

18、 機(jī)器人采用阻抗控制，可以針對(duì)病人的身體 狀況，為了實(shí)現(xiàn)不同的治療模式提供不同的 理療方式。此外為了更加有效的進(jìn)行康復(fù)訓(xùn) 練，理解患者的身體情況也很重要，因此該 機(jī)器人將人手臂的機(jī)械阻抗當(dāng)作康復(fù)效果的 目標(biāo)評(píng)價(jià)。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)對(duì)康復(fù)機(jī)器人的研究起步比較晚，輔 助型的康復(fù)機(jī)器人的研究成果相對(duì)較多， 康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的方面成果相對(duì)較少。目 前，國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域進(jìn)行研究的主要有清華 大學(xué)、東南大學(xué)、上海交通大學(xué)、復(fù)旦大 學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)和哈爾濱 工業(yè)大學(xué)等。其中 , 上海交通大學(xué)和復(fù)旦大 學(xué)合作展開了“神經(jīng)的運(yùn)動(dòng)控制與控制信 息源的研究”。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 其研究目的是提取神經(jīng)信息，利用神

19、經(jīng)信息來控 制電子假手。目前，七個(gè)自由度假手模擬裝置已 設(shè)計(jì)完成，神經(jīng)信息的提取正在進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)， 信息的整合與控制電路的設(shè)計(jì)進(jìn)展順利。其原理 是借助儀器，通過意識(shí)控制動(dòng)作的反復(fù)訓(xùn)練，伴 隨信息轉(zhuǎn)化、生物反饋、生物控制和功能訓(xùn)練過 程，不斷調(diào)節(jié)和增強(qiáng)腦的指令，從而提高中樞神 經(jīng)系統(tǒng)和骨骼肌肉系統(tǒng)的支配和控制能力，消除 控制機(jī)能障礙和運(yùn)動(dòng)障礙，改善直至恢復(fù)機(jī)能狀 態(tài)。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 清華大學(xué)在國(guó)家“ 863”計(jì)劃支持下，從 2000年起即開展了機(jī)器人輔助神經(jīng)康復(fù)的 研究，研制了兩款上肢復(fù)合運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練 機(jī)，他們都可以在平面內(nèi)進(jìn)行兩個(gè)自由度 的運(yùn)行訓(xùn)練。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 東南大學(xué)從 2004年起也開

20、展了康復(fù)機(jī)器人 技術(shù)的研究，并設(shè)計(jì)了一套上肢康復(fù)訓(xùn)練 機(jī)器人系統(tǒng)。此系統(tǒng)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)被動(dòng)、主 動(dòng)和帶阻尼主動(dòng)三種鍛煉模式和一對(duì)多的 訓(xùn)練模式，并為了能夠?yàn)橹委熱t(yī)師提供客 觀的病人康復(fù)信息，系統(tǒng)還建立了患者信 息數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，為了吸引患者的更積極 的參與訓(xùn)練，系統(tǒng)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì) 了不同難易程度的多套游戲系統(tǒng)。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 浙江大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院通過動(dòng)力學(xué) 建模與仿真以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及仿真， 開發(fā)研制出一套下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人的 原型系統(tǒng)，并對(duì)于不同訓(xùn)練階段的患者應(yīng) 該采取不同的控制策略進(jìn)行了初步的研究。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 哈爾濱工程大學(xué)的下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人是 通過步態(tài)和姿態(tài)控制系統(tǒng)模擬正

21、常人行走 的步態(tài)、踩關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，通過重心控 制系統(tǒng)控制重心的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩個(gè)系統(tǒng)協(xié) 調(diào)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)下肢做行走運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)下肢 各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。通過對(duì)患者的被動(dòng) 步態(tài)訓(xùn)練來達(dá)到康復(fù)的目的。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王東巖、孫立寧等研制的 5自由 度外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人，也屬于輔助型康復(fù) 機(jī)器人的范疇。此系統(tǒng)采用硬鋁材質(zhì)的雙邊結(jié)構(gòu)， 在保持剛性的前提下減輕了機(jī)器人本體的質(zhì)量， 機(jī)器人上臂和前臂部分的長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)功能使該機(jī) 械臂應(yīng)用于身高不同的人，調(diào)節(jié)機(jī)器人位姿可進(jìn) 行左右手穿戴，并可以實(shí)現(xiàn)患者的肩部外展、肩 部前屈、肘部伸展、腕部屈伸 4個(gè)單關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)， 及日常生活活動(dòng)涉及的進(jìn)食和提褲 2

22、個(gè)多關(guān)節(jié)復(fù)合 運(yùn)動(dòng)。 (a)肩部屈伸 (b)肩部外展 (c)肘部曲伸 (d)腕部屈伸 (e)提褲 (f)進(jìn)食 初步結(jié)論 在與傳統(tǒng)醫(yī)師輔助下進(jìn)行的康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練相比 較，可以做出對(duì)現(xiàn)有治療機(jī)器人的總結(jié)如下： 1、患者可以接受機(jī)器人輔助治療，治療過程更具有吸引力； 2、合理的機(jī)器人設(shè)計(jì)可以確?；颊吆椭委煄熓褂玫陌踩裕?3、使用治療機(jī)器人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練確實(shí)具有治療效果，治療師對(duì)治療機(jī)器 人的應(yīng)用前景表示樂觀； 4、機(jī)器人可以記錄詳實(shí)的治療數(shù)據(jù)及圖形，不僅為開發(fā)新的治療效果評(píng) 價(jià)手段提供了技術(shù)基礎(chǔ)，而且為深入研究人體運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及大腦與肢體 的控制與影響關(guān)系提供了另一種途徑； 由于機(jī)器人可以幫助患者進(jìn)行更

23、長(zhǎng)時(shí)間的嚴(yán)格定量的運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練，因 此使用機(jī)器人輔助治療在提高效率方面具有極大的潛力。 目前存在的問題 患者訓(xùn)練動(dòng)作種類相對(duì)較少且僅限于重復(fù)某些單 一或簡(jiǎn)單的動(dòng)作，患者肢體的活動(dòng)范圍主要限于 訓(xùn)練身體正前方，運(yùn)動(dòng)幅度比較小，不能以大范 圍活動(dòng)關(guān)節(jié)和較多關(guān)節(jié)的復(fù)雜活動(dòng)為目標(biāo)，從而 未能夠充分提供中樞神經(jīng)康復(fù)所需的運(yùn)動(dòng)刺激； 一般僅限于水平面運(yùn)動(dòng)（ MIME 可以訓(xùn)練一些三 維運(yùn)動(dòng)），不能進(jìn)行三維或更多維的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練， 從而僅限于某些關(guān)節(jié)、肌肉群或局部神經(jīng)系統(tǒng)的 康復(fù)； 目前存在的問題 機(jī)械手一般都是夾持患肢上的某一個(gè)點(diǎn)進(jìn) 行運(yùn)動(dòng)，使患肢上各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)過程產(chǎn)生 不確定性，不能控制某些特定肌肉的運(yùn)動(dòng)

24、過程； 機(jī)器人的對(duì)患者的肘關(guān)節(jié)支撐托架不夠靈 活，且只有單一的支撐功能，不能根據(jù)不 同情況允許患者進(jìn)行自主支撐，不利于患 者充分發(fā)揮患肢的殘余功能，康復(fù)效率相 對(duì)較低； 目前存在的問題 研究的目標(biāo)主要在于探索機(jī)器人能否應(yīng)用 于康復(fù)訓(xùn)練中，以及這種訓(xùn)練方式有無治 療效果（包括與傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)療法相比），而 對(duì)于如何提高康復(fù)訓(xùn)練的效果的研究并不 深入； 評(píng)價(jià)指標(biāo)仍采用傳統(tǒng)的臨床評(píng)價(jià)方法，訓(xùn) 練過程中提取的數(shù)據(jù)與訓(xùn)練效果之間的關(guān) 系仍不明確，即仍不能作為康復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo) 使用； 目前存在的問題 不能向患者提供實(shí)時(shí)直觀的反饋信息； 機(jī)器人輔助治療過程的機(jī)制有待深入研究。 機(jī)器人的適用面不夠廣泛。此適用面包括不同 的患者的適用；同一患者不同的恢復(fù)時(shí)期的適 用；患者需不同鍛煉模式（如患者的主動(dòng)或被 動(dòng)鍛煉等模式）的適用；在患者肌肉出現(xiàn)痙攣 時(shí)（此時(shí)患肢可能出現(xiàn)較大的阻力或其他干擾）， 如何緩解痙攣和使康復(fù)效果繼續(xù)維持現(xiàn)有的較好 的水平，等等方面的適用性。