设计案例-iKCare远程牵伸康复系统
一种远程康复信息采集控制系统的设计
结论 ： 该控制系统基 本达到了设计 要求 ， 能够远程实时地进行三维视觉信息的采集， 供诊断和辅助产 品设计使用 。 关键词 远程康 复；单片机控制系统 ；视觉信息采集 ； 智能
文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ １ ． １ ２ ４ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ． ０ ３ ． ０ ２ ４ ８ ． ０ ５ 中图分 类号 ： Ｒ ４ ９ ６
程诊 断的信息 采集 系统 存在的问题 ， 本 文设计 了一种操作方
区康复工作要提高 质量 ， 使残疾人确实受益， 就需要有 专业程 度较 高的资源 中心作指导 。但我国康复治疗师 的培养工 作滞后， 现 有 的康 复专 家也 都 集 中在 大 、 中城市 和 富裕 地 区。因此 ， 要使康 复服务 能够 更好地适应 社 区化 、 家庭 化 的 趋势 ， 能更 好地服务 于居 住在 农村 的４ ０ ０ ０ 多万残疾人 ， 传统 的方法 难 以实现 ， 而利用远 程康 复技 术就 可 以解 决这 个 问
康复系统本身作为一种辅 助器具 评价诊断系统 ， 促进康 复医
一
远程康复信息采集 控制 系统示 意图见 图 １ 。该系统就是 个 辅助摄像 用的机器人 ， 它可以接受指令 以某条空 间曲线
为路径来 观察患者 。此控制 系统主要 由两个功 能模 块来 实 现， 一是现 场站 点的 Ｐ Ｃ机 ， 通过 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 来接 收远方 站点 的
控制命令 ， 经过模糊 控制算法 处理之后 ， 再 通过 ＲＳ ２ ３ ２串 口 传给单片机处理系统 ， 来控制小车 、 云台 、 摄像机 的运 动。另 外现场站点 的Ｐ Ｃ机还可 以将从摄像机采集 到的图像 信息根
单自由度远程康复训练机器人系统设计
单自由度远程康复训练机器人系统设计
王月姣;李会军;宋爱国
【期刊名称】《测控技术》
【年(卷),期】2009(028)007
【摘要】构建了一套单自由度主从式远程控制康复训练机器人系统,治疗师通过网络远程监视患者的训练过程,借助主手带动远端患肢进行康复训练;患者在本地接收治疗师指令,在从手牵引下进行康复训练;通过Socket网络编程技术实现主从端通信;采用变系数控制实现治疗师对患者的运动控制.实验表明,治疗师可以通过主手驱动从手运动,从而带动患肢进行康复训练;相关实验数据得到记录以便后期分析;分析表明远程康复训练机器人系统具有可行性,为临床应用奠定了基础.
【总页数】5页(P41-45)
【作者】王月姣;李会军;宋爱国
【作者单位】东南大学,仪器科学与工程学院测控技术江苏省重点实验室,江苏,南京,210096;东南大学,仪器科学与工程学院测控技术江苏省重点实验室,江苏,南京,210096;东南大学,仪器科学与工程学院测控技术江苏省重点实验室,江苏,南京,210096
【正文语种】中文
【中图分类】TP39
【相关文献】
1.一种六自由度上肢康复训练机器人运动学及工作空间仿真分析 [J], 檀祝新; 余晓流; 高文斌
2.索控式三自由度上肢康复训练机器人① [J],
3.索控式三自由度上肢康复训练机器人 [J], 简卓; 易金花; 顾余辉; 喻洪流
4.三自由度踝关节康复机器人设计与早期康复训练仿真 [J], 杨中原;崔冰艳;张祥;邓嘉
5.手指远程康复训练机器人系统设计 [J], 易荣武;王爱民
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智能穿戴式牵伸康复系统
我国康复医疗现状
• 康复医疗资源总量不足、分布不均 • 康复专业人才匮乏 • 康复医疗服务体系不完善
需求就是机会
我国康复医疗现状——康复医疗资源总量不足
综合医院康复科
康复医院（中心）
康复机构数量
康ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ编制床位
我国康复医疗现状——康复专业技术人员匮乏
合计39833人，占全国卫生技术人员总数的0.72%;综合医院占89%，康复医院占11%。 康复医师15949人
华东：山东、安徽、江西、江苏、浙江、上海 华中：河南、湖北、湖南 华北：内蒙古、山西、河北、北京、天津 华南：广西、广东、福建、海南、澳门、香港 西南：西藏、云南、贵州、四川、重庆 东北：黑龙江、吉林、辽宁 西北：新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西
康复资源与康复需求相匹配较好的：华东、华南 康复资源较多分布：华东、华中、华南、华北 市场潜力较大的：华中、华东、华南、西南
• 制定康复医疗服务质量控制标准 • 卫生部康复医学能力建设项目 • 卫生部康复医院建设标准 • 印发康复治疗技术规范 • 卫生部康复医疗工作会议 • 启动康复医疗十二五发展规划
3
IK使命：以人类身体康健为己任 IK愿景：开创引领新康复产业的发展 IK价值观：利他真我、厚德载物、大道至简
4
康复市场概况
5
康复医学和临床医学的区别
对象
临床医学
疾病
方法 • 药物和手术
目的 治愈
康复医学
障碍
• 教育和训练
回归社会
康复市场增长情况
“残疾”(disability)为一种涵盖损伤、活动受限和参与局限在内的概括性术语。 ——《国际功能、残疾和健康分类》(ICF)
基于Internet的肢体康复训练机器人远程控制系统的开题报告
基于Internet的肢体康复训练机器人远程控制系统的开题报告一、选题背景随着人口老龄化的加剧，各种慢性疾病发病率不断上升，康复医学也越来越受到重视。
肢体康复训练是康复医学中的重要组成部分，可以帮助患者恢复功能，提高生活质量。
而随着科技的不断发展，机器人技术也逐渐被应用于康复训练中，能够提高训练效果，缓解医护人员工作压力。
而远程控制技术能够将康复机器人的服务覆盖到更广的范围内，为患者提供更加便捷的康复训练服务。
本文将以基于Internet的肢体康复训练机器人远程控制系统为研究对象，旨在解决机器人康复训练技术不断发展的需求下，如何通过远程控制技术提高机器人的服务范围和训练效果，进一步提高康复训练的效率和质量。
二、研究目的与意义本文旨在设计一种基于Internet的肢体康复训练机器人远程控制系统，实现康复机器人的远程控制、数据采集与分析等功能。
具体目标如下：1. 设计一种基于Internet的肢体康复训练机器人远程控制系统；2. 集成肢体康复训练的相关功能模块，如智能感知模块、运动控制模块等；3. 实现远程控制、数据采集与分析功能；4. 对系统进行测试验证，确保系统的稳定性、可靠性和有效性。
本研究的意义在于提高康复机器人的服务范围和训练效果，使患者可以更加方便地进行康复训练，同时减少医护人员的工作负担，提高医疗服务的效率和质量。
三、相关技术1. 康复机器人技术：康复机器人是一种结合了机器人技术和康复医学理论的康复设备，可以帮助患者进行康复训练，在运动恢复、肌力训练、平衡训练等方面发挥重要作用。
2. 远程控制技术：远程控制技术是一种通过网络实现设备远程控制的技术，可以为机器人提供远程操控、数据采集、实时监控等功能，帮助患者实现远程康复训练。
3. 数据采集和处理技术：数据采集和处理技术是机器人技术中的重要组成部分，在康复机器人领域中，能够帮助医护人员对患者进行康复评估和训练效果评估，进一步提高康复训练的效率和质量。
基于人机共融的神经环路调控康复机械手设计
2023全国百校工业设计毕业作品专刊-下｜健康医疗043设计DESIGN 导师点评：此毕业设计通过融合模型的研究方法，针对脑卒中患者使用的下肢康复机器人出现的问题展开研究与设计。
存在的问题主要有以下两点：首先是目前高端康复市场的产品是以下肢外骨骼为核心的多种康复机器人，而低端康复市场的产品是电动脚轮和床边康复装备等单一设备，没有应用到下肢外骨骼；其次是脑卒中患者在医院期间可使用多种设备进行运动康复，出院后在家使用多种康复机器人康复时存在成本高、使用不方便和挫伤压伤等问题。
基于此，此毕业设计的研究目的是：首先，将下肢外骨骼的应用范围扩大至低端家用康复市场；其次，提升产品易用性，来减少康复训练对人体的伤害。
整体上，本项目可以为高效医疗康复技术应用于产品设计提供新的思路。
为提高设计过程中机会把握和需求提取中技术实施的可行性和患者需求的满意度，提出了一种用户需求导向融合模型，来指导下肢康复机器人产品设计。
基于这个模型，此毕业设计的研究方法是：第一，通过社会－经济－技术分析模式定位潜在市场机会；第二，结合层次分析法进行核心需求提炼并计算权重；第三，通过质量功能展开方法分析存在于工程因素之间的矛盾；第四，利用TRIZ描述、判别和解决上述矛盾，并转化为设计建议。
运用多理论融合的方法对下肢康复机器人设计进行指导，提出技术矛盾和对应设计要求。
依照前述设计要求，在应用场景、调节方式、紧急故障、固定方式和人机交互方面对下肢康复机器人进行模块化创新设计。
此毕业设计主要解决以下三个问题：第一，将有源的下肢外骨骼配合无源的多功能康复支架在卧床、坐姿和站立步态模拟的不同场景上应用，使核心部件重复使用从而降低成本；第二，将纯绷带设计改良为有孔透气的结构，缓解患者经常出现的压伤挫伤等疾病；第三，预先设计紧急急停和满足人机交互的部件，提高产品的可用性和使用体验。
此毕业设计的主要研究成果包括：第一，提出了用户需求导向融合模型；第二，将该方法应用于有源的下肢外骨骼和无源的多功能康复支架配合使用的设计实践中，使下肢外骨骼技术应用于低端家用康复市场，为患者出院后采用更有效康复训练方式提供选择。
阿基米德运动康复及悬吊系统
4) UNIX卧榻
UniX 系列卧榻可单独使用，也是配合支架共 同使用。
卧榻可为电机调节或液压调节，但卧榻在调节 过程中不需要节段性位移，因此其不需要有脚 轮。有多种配件可供选择。
相关内容请见Chinesport卧榻相关章节。
运动康复治疗及悬吊系统 ——阿基米德康复系统训练实例
使用对角线模式来增 加“核心稳定肌群” 力量 ·可以通过使用弹力 带和滑轮进行肌力和 协调性训练
悬吊治疗的适应症：
下背痛 坐骨神经痛 脊柱侧弯 腰椎间盘突出 颈臂丛综合症 部分弹性椎骨骨折 通过轻柔牵引得到缓解 的背痛和脊柱疼痛的患 者
关节收缩 风湿 关节积血 关节疾病 关节炎 周围神经性麻痹
在“无负重”条件下更 易治疗的关节问题 膝关节和肩关节术后 关节置换术后
阿基米德运动康复及悬吊系统
这是一套开放式的滑轮系统，能提供多种训练 方式，根据使用目的不同，能够同时满足患者 和专业人士的不同需求。
它包括一套模块化的支撑框架，能在有限的使 用空间满足各种训练需求，配合不同类型的吊 带，可对不同的身体部位进行针对性训练。通 过这套系统，可按需创造出特定的康复治疗计 划。
– 此外，还可在直立姿 势下维持平衡的同时 募集更多肌群的参与
运动治疗及悬吊系统 ——阿基米德康复系统的临床适用范 围：
各种运动疾病的康复、骨科病人、风湿病人、 神经损伤病人
悬吊治疗训练可提供性运动 肌力训练
运动治疗及悬吊系统
——阿基米德康复系统的临床适用范 围：
1) 金属支架
滑轮治疗金属支架系统是模块化的、高度灵活 的体系，可根据不同空间和练习种类的需求满 足专业需求。
这意味着可选择不仅仅有可固定在墙体或天花 板的支架，而且还有在两件或多件支撑平面下 能够自由移动的支架。此外，每件工作站均有 标准配置，通过不同类型的扶手或固定加强装 置，从而增加这套装置的整体安全性。
一种新型多功能一体化康复床的设计
时，康复 的
能 装和
Байду номын сангаас
器， 以让护理
时了
患和老的情况和需，为他
更全的护理。另
， 本康复
加 方 、 作 、 作 性高、
本低廉等特点。
图5智能轮椅部分
行动不便的病患可通过操作智能轮椅上的遥控装置
的 ，操作
。
作压
装的
实现。
时，
的形 也之，
6所，病患享有舒适的
的时也节约了
能轮椅的座位部分还带有湿度感应报警装置，主要
分。
如 3 ，可 动 理平 床 采用 平行导 轨连接，以此来实现平台的水平移动，便于需卧床静养或
行动不便的病患在床上进行吃饭、读书等活动。
如图4所示，智能交互装置由金属软管和床体连接，其
项目资金来源:大学生创新训练项目(S202010149006)
图3连接病床和自理平台的平行导轨
内部集成了病床监控系统，与相关的医疗器械和输液设备
是这种抵触心理使得护理产品被束之高阁、不再使用[3]o
为了避免这样的情况发生，该设计安装科大讯飞语音软件,
可实现病患语音识别、语音判断、模糊发音纠错处理，病患
只需正常说出自身需求，设 的软件 语音识别、判
断
以语音的形式实时发送至护士站，让医
护 实时了病患的切实需求，使病患的需求能尽快被
实现，这也高了医护 的工作 。
图4智能交互装置
1.2智能轮椅部分
智能
用
设计，如图5所示，主要
、
应 装、
图6隐形扶手的展开与收缩 椅的电子元件产生影响，所以轮椅底部的主要电气控制动
装 用密封罩进行保护，以减少潮湿环境对智能 的损伤。
2操作方式简述
下肢康复机器人远程系统设计
∗上海市科学技术委员会科技支撑项目(175********)下肢康复机器人远程系统设计∗Design of Remote System of Lower Limb Rehabilitation Robot 陆嘉杰李红哲(上海大学上海市智能制造及机器人重点实验室,上海200444)摘要:设计了基于C /S 的网络架构的下肢康复机器人远程系统。
系统通过Socket 网络通讯技术实现远程通信;实现了患者训练数据以及评估结果的远程传输,医生和患者之间的在线交流,以及医生对患者信息的管理。
该系统实现了脑卒中患者的远程康复治疗,有助于患者在家中或社区医院进行康复训练,为患者带来了极大的方便。
关键词:远程康复,C /S 模式,机器人系统,下肢康复Abstract 押This paper designs a remote system of lower limb rehabilitation robot based on C /S network architecture.The system realizes remote communication through Socket network communication technology.It realizes remote transmission of patient training data and evaluation results熏online communication between doctors and patients熏and doctor's management of patient information.The system realizes remote rehabilitation treatment for stroke patients熏and helps patients to carry out reha⁃bilitation training at home or community hospitals熏and brings great convenience to patients.Keywords 押remote rehabilitation熏C /S mode熏robot system熏lower limb rehabilitation随着医疗技术的发展,脑卒中病人的生存率逐渐提高,同时伴有功能障碍的人群也逐渐扩大,因而脑卒中发作后的康复治疗至关重要[1]。
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设计案例：iKCare远程牵伸康复系统软硬件结合量身定制您的康复训练计划
背景
康复医学是一门新兴的学科，是20世纪中期出现的一个新的概念。
目的在于通过物理疗法，运动疗法，生活训练，技能训练，言语训练和心理咨询等多种手段使病伤残者尽快的得到最大限度的恢复，使身体残留部分的功能得到最充分的发挥，达到最大可能的生活自理，劳动和工作的能力。
iKCare牵伸康复系统是一款包含世界领先技术的远程康复设备。
它区别于传统的牵引器和矫形器，使康复患者能够远程的在专业医师的全程指导下完成康复治疗及训练。
它借助现代物联网传感技术与云计算技术，使康复治疗及恢复更加智能化，为医生方便快捷诊治大量康复病人提供了可能。
用户分析
iKCare 牵伸康复系统的用户多为长期进行康复训练的中老年。
康复患者可以通过该训练端与医生取得联系并获得专业的训练计划，同时，医生也可以根据患者最近的训练情况进行合理的计划调整并提出相应建议。
设计时在操作和视觉上契合用户群体特征，超大的字体、单一的操作路线、语音的配合、不使用英文符号、按钮的加强等等，这些设计都是为了让中老年用户更方便的使用设备。
交互设计
在交互过程中，我们对每一个场景进行了简单模拟，避免遗漏细节。
考虑到老年人对电子设备的学习能力较弱，我们尽量做到所有流程保持单线操作，将判断交给系统智能处理，只给用户结果和操作提示，减少用户思考。
视觉设计
介于该训练端是面向长期经受心理和身体痛楚以及挑战的用户，整体视觉设计简洁明亮，
企图为让用户保有平静和积极的心态，为用户提供源源不断的内心动力和成功康复的希望。
考虑到此iKCare训练端的重要的功能之一是指导中老年用户采用正确的方式、方法进行康复训练，APP采用图文结合方式，方便引导用户。
使训练过程更为简单。
同时每个界面还配有操作提示配音，让一些视力不佳的用户也可以无障碍操作。
视觉表现上运用了轻质感，局部的操作按钮运用了拟物化写实，让软件可以更形象的和硬件结合起来。
可操作的按钮都做了质感的加强，以便信息表达准确、简单易懂。
软硬件结合下的创新体验
软硬件结合的产品是未来科技发展的趋势。
在这个项目中，我们也充分考虑如何将软件与硬件完美的联系起来。
在实际使用场景中，同时兼顾康复训练的硬件仪器和iKCare训练端对用户来说是很不方便的。
另外，中老年用户对文字阅读也有一定心理负担。
因此，我们在iKCare训练端中加入了语音提示功能，对于用户的重要仪器操作步骤也设计了相应的图例提示。
以往的康复训练使用的仪器不能给使用者及时的、准确的状态反馈，为了进一步克服这个局限，充分发挥该iKCare训练端与康复训练仪器的结合优势，我们创造了其两者之间的有效交互: 通过康复仪器对用户康复训练的及时测量并且将信息传达到iKCare训练端，训练端能够让用户知晓自己在当下的训练强度，例如实时牵伸角度。
此外，用户可以向iKCare训练端反馈自己康复训练时候的感受，例如中度疼痛，从而从iKCare 训练端得到下一步的训练指导，例如终止训练。
这种软硬件之间的交互可以使得用户随时掌控自己康复训练的状况，并且得到个人化的指导，帮助康复患者积极有效的进行康复训练。