下肢康复训练机器人的研究现状与趋势
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展

简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展下肢康复机器人是指通过电子、机械、计算机等技术手段,对下肢受损或功能障碍的患者进行康复训练和功能恢复的助力设备。
随着人口老龄化和慢性疾病患者数量的增加,下肢康复机器人的需求正在不断增加。
现在更多的关注点在于如何提高下肢康复机器人的功能性和适用性,以更好地满足患者的康复需求。
下肢康复机器人的现状、关键技术及发展将在本文中进行详细介绍。
一、现状目前,下肢康复机器人已经广泛应用于瘫痪、截肢、骨折、脊髓损伤等患者的功能恢复训练,极大地改善了康复治疗效果。
下肢康复机器人主要包括外骨骼式康复机器人和康复辅助机器人两种类型。
外骨骼式康复机器人是一种通过外骨骼结构对患者下肢进行辅助或增强的设备,具有高度的可穿戴性,能够重塑患者受损的运动功能。
这种机器人主要通过智能控制系统结合传感器来监测患者的运动状态,实现真实感觉和精准控制,提高了患者的功能恢复效果。
目前,外骨骼式康复机器人已经在临床应用中取得了很大的成功,但仍然面临着重量、能效比和适应性等技术挑战。
康复辅助机器人是一种更加轻便、柔软的辅助设备,主要通过电机和可编程控制器来模拟健康肌肉的运动,帮助患者练习步态、重建肌肉力量和协调性。
这种机器人在康复医学中的应用潜力巨大,能够满足不同类型患者的个性化康复需求。
二、关键技术1. 动力学控制技术动力学控制技术是下肢康复机器人的核心技术之一,主要涉及到对人体运动学和动力学的建模和仿真,以及对机器人的控制算法设计和优化。
通过动力学控制技术,可以实现对患者下肢的精准控制,提高康复训练的效果和安全性。
2. 生物力学仿真技术生物力学仿真技术是指利用计算机模拟人体生物力学特征,对下肢康复机器人进行仿真和优化设计。
通过生物力学仿真技术,可以实现机器人与人体的协调运动,提高机器人的适用性和稳定性。
3. 智能控制系统智能控制系统是实现下肢康复机器人智能化的关键技术,主要包括传感器技术、人机交互技术和人工智能技术等。
人体下肢外骨骼康复机器人的研究

人体下肢外骨骼康复机器人的研究人体下肢外骨骼康复机器人的研究引言随着全球人口老龄化趋势的加剧,骨骼肌肉系统疾病与下肢功能障碍问题在人们生活中变得越来越突出。
为了帮助患者恢复下肢功能,并提高其生活质量,科学家们致力于开发一种先进的康复技术。
人体下肢外骨骼康复机器人在这一领域中崭露头角,成为一种极具潜力的康复辅助工具。
本文将探讨人体下肢外骨骼康复机器人的研究现状、应用前景以及机器人技术的挑战。
1. 下肢外骨骼康复机器人的研究现状下肢外骨骼康复机器人是一种通过机器人技术将机械结构与人体下肢结合,实现康复治疗的辅助工具。
这种技术的发展可以追溯到上世纪六十年代早期,随着现代机器人技术的不断进步,下肢外骨骼康复机器人在功能、性能和安全性等方面都有了显著的改进。
现阶段,下肢外骨骼康复机器人的研究主要集中在三个方面:机械结构、动力系统和康复控制系统。
机械结构方面,研究人员通过对人体下肢生理特征的深入研究,设计了与人体骨骼结构相似的外骨骼骨架,以提供足够的支撑力和稳定性。
同时,采用轻质材料和模块化设计,使机器人更加舒适和灵活。
动力系统方面,目前主要采用液压、气压和电机等方式实现力与力矩的输出,并利用相关传感器实时监测人体肌肉力输出,以保持与人体行走协调。
康复控制系统方面,人体下肢外骨骼康复机器人通过传感器获取患者行走姿态和力度等重要信息,并采用先进的控制算法来协调机器人与人体的动作。
这种控制系统可以根据个体的需求进行自适应调整,如加强力量输入、改变步态模式等。
2. 人体下肢外骨骼康复机器人的应用前景人体下肢外骨骼康复机器人具有广阔的应用前景。
首先,它可以帮助康复患者重新恢复行走能力,截肢患者可以恢复走路,下肢麻痹患者可以提高其行走速度和稳定性。
其次,对于行走工作环境极端困难的军事、消防和救援人员,该技术可以提供额外的力量和稳定性,减少劳动强度和防止意外伤害。
此外,人体下肢外骨骼康复机器人还可以在体育训练和娱乐活动中发挥重要作用,帮助运动员提高成绩和保护身体。
下肢康复机器人PPT

下肢康复机器人的研究涉及多个学科领域 ,需要加强跨学科的合作与交流,共同推 动下肢康复机器人的发展。
05
下肢康复机器人的未来 发展
技术创新与改进
01
02
03
智能化控制
利用人工智能和机器学习 技术,实现下肢康复机器 人的自主运动控制和个性 化治疗方案。
精准评估
通过传感器和生物力学分 析,提高下肢康复机器人 的评估准确性和治疗效果。
体育训练
下肢康复机器人也可用于运动员的 体能训练和康复训练,提高运动表 现和预防运动损伤。
02
下肢康复机器人的技术 原理
机器人结构与设计
机器人结构
下肢康复机器人通常由机械腿、驱动 系统、传感器和控制系统等部分组成 ,能够模拟人类下肢的运动,辅助或 替代行走功能。
设计理念
设计下肢康复机器人时需考虑人体工 学、安全性、稳定性和舒适性等因素 ,以确保患者在使用过程中能够得到 有效的康复训练。
下肢康复机器人
目录
• 下肢康复机器人概述 • 下肢康复机器人的技术原理 • 下肢康复机器人的使用方法 • 下肢康复机器人的研究进展 • 下肢康复机器人的未来发展 • 下肢康复机器人的实际应用案例
01
下肢康复机器人概述
定义与特点
定义
下肢康复机器人是一种辅助或替 代传统物理治疗方法的机器人技 术,用于帮助下肢运动功能障碍 患者进行康复训练。
这些案例中发挥了重要作用。
家庭康复的应用案例
随着科技的进步,下肢康复机器人也逐 渐应用于家庭康复领域。家庭康复机器 人能够为患者提供方便、有效的康复训 练,使患者在家中也能进行科学的康复
治疗。
家庭康复机器人通常具有便携、易操作 家庭康复的应用案例还包括针对老年人
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展

简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展肢体康复机器人是一种利用机电一体化技术为瘫痪患者进行下肢功能康复训练的设备。
下肢康复机器人的发展可以追溯到20世纪70年代,当时主要是针对战争伤员和意外事故导致的四肢瘫痪患者。
随着科技的不断进步,下肢康复机器人已经取得了快速发展,具备了一定的实用性和应用前景。
下肢康复机器人的现状主要体现在以下几个方面:1. 关键技术发展:(1)机械设计和控制技术:下肢康复机器人需要具备优秀的机械结构设计,能够模拟正常人的步行运动,并提供足够的力量和守恒性能。
自适应机械控制和电机驱动也是关键技术。
(2)传感技术:对于下肢康复机器人而言,精确的姿态感知和环境感知是非常重要的。
通过使用多种传感器,如力传感器、陀螺仪、加速度计等,可以实时监测患者的动作和重心平衡状况。
(3)智能控制技术:智能控制是下肢康复机器人的核心技术之一。
利用人机交互、机器学习和自适应控制等方法,可以满足个性化的康复训练需求,并使机器人能够适应患者的运动变化。
(4)仿生学技术:针对下肢康复机器人,仿生学技术可以提供一些灵感。
模仿正常人的运动方式和步态,改善机器人与患者之间的协同运动,提高训练效果。
2. 发展现状:目前,下肢康复机器人已经开始广泛应用于临床康复实践中。
市面上已经有一些商用产品,如美国KinetiCraft的Lokomat、以色列ReWalk Robotics的ReWalk、日本Cyberdyne的HAL等。
这些产品在降低康复训练的工作量、提高康复效果、减少人工费用等方面都取得了一定的效果。
除了商用产品,也有很多学术机构和研究团队致力于下肢康复机器人的研究与开发。
美国麻省理工学院的Biomechatronics研究组、德国马普学会的Humanoid and Intelligence Systems研究组等。
外骨骼康复机器人研究现状及关键技术PPT学习教案

一、外骨骼机器人的研究现状
日本科技公司“赛百达因” 研制的HAL-5是一款半机器人, 它装有主动控制系统,肌肉通过 运动神经元获取来自大脑的神经 信号,进而移动肌与骨骼系统。 HAL(混合辅助肢体)可以探测到皮 肤表面非常微弱的信号。动力装 置根据接收的信号控制肌肉运动 。
机甲外骨骼机器人,高 约5.48m,由美国阿拉斯加 州工程师洛斯·欧文斯发明, 由内部的驾驶员操控行走。
Stelarc外骨骼是一款肌肉机器人, 外形与蜘蛛人类似,长有6条腿,直径 达到5米。它是一种混合人机,充气和 放气之后便可膨胀和收缩,与其他外骨 骼相比具有更高的灵活性。使用时,操 作人员需站在中间,控制机器朝着面部 方向移动。Stelarc外骨骼由流体肌肉 传动装置驱动,装有大量传感器。
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全;(GB24436-2009)
(3)能在不同的环境使用,如:楼梯
目前外骨骼机器人主要以蓄
,草地等。
电池供电,移动范围受到蓄电池
的容量和效率的限制,如何提高蓄 电池单位体积的容量和外骨骼的 使用效率是关键问题。
未来可以寻求新能源技术, 包括:太阳能,生物能,解决能 源发展的技术瓶颈。
体积小,质量轻,并且 能够提供足够大的力矩或扭 矩,同时要具有良好的散热 性能。
外骨骼康复机器人研究现状及关键技术
会计学
1
一、外骨骼机器人的研究现状
定义
外骨骼机器人:是一种结合了人的智能、机械动力装置和机械能量的人 机结合的可穿戴设备。按结构可将外骨骼机器人分为上肢、下肢、全身 及各类关节机器人。
应用
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一、外骨骼机器人的研究现状
日本Tmsuk公司开发的T52 Enryu, 重量近5吨,身高达3米,可用于任何灾害 的救援工作中,能帮助工作人员清理路上 的碎片,能够举起重量近1吨的重物,机 械臂则可以完成所有类型的工作。
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展

简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展下肢康复机器人是一种利用机械装置和控制系统来帮助下肢功能障碍患者进行运动康复的设备。
随着科技的不断进步,下肢康复机器人在康复医疗领域的应用愈发广泛,成为了许多下肢功能障碍患者进行康复训练的重要工具。
本文将简要介绍下肢康复机器人的现状、关键技术及其发展趋势。
下肢康复机器人的现状在传统的下肢康复治疗中,康复治疗师需要耗费大量的时间和精力去进行手动的康复训练,这不仅效率低下,而且受治疗师个人水平的影响较大。
而下肢康复机器人的出现,有效地解决了这一问题。
下肢康复机器人能够实现高度可控的康复训练,能够根据患者的情况进行精准的康复训练,大大提高了康复训练的效率和效果。
目前,下肢康复机器人已经在康复医疗机构得到了广泛的应用,大大改善了下肢功能障碍患者的康复训练环境。
下肢康复机器人还在科研领域得到了广泛的应用,为康复医学领域的发展做出了积极的贡献。
下肢康复机器人的关键技术下肢康复机器人是一种复杂的机电一体化系统,其关键技术主要包括机械设计、传感器技术、智能控制技术等多个方面。
首先是机械设计。
下肢康复机器人需要具备良好的人机交互性能和运动学特性,因此机械设计对下肢康复机器人来说至关重要。
目前,下肢康复机器人的机械设计主要采用杆件式结构和串联机构,能够实现复杂的运动轨迹,满足患者不同程度的运动康复需求。
其次是传感器技术。
下肢康复机器人需要通过传感器获取患者的生理信号和运动状态,以实现精准的康复训练。
传感器技术的发展为下肢康复机器人提供了有效的技术支持,使得机器人能够实时获取患者的生理参数,并根据这些参数调整康复训练的力度和速度,从而实现个性化的康复治疗。
最后是智能控制技术。
下肢康复机器人的智能控制系统能够根据患者的运动状况和生理数据,对机器人进行精准的控制。
智能控制技术的发展使得下肢康复机器人能够更好地模拟人体运动过程,并根据患者的不同情况进行自适应的康复训练,提高了康复训练的效果和舒适度。
下肢步态康复机器人的研究综述

下肢步态康复机器人的研究综述摘要】目前国内机构少有涉足于康复机器人的研究,而国外的辅助康复治疗机器人设备已有很多,所运用到的机器人检测技术和控制技术也各有不同。
本文主要介绍无锡市康复医院Lokehelp康复机器人的原理、国内外的研究进展及展望。
【关键词】Lokehelp康复机器人原理进展展望无锡市康复医院Lokehelp康复机器人是第一台拥有专利技术的跑台设计的步态训练器,并且完成了WOODWAY跑台系统,同时也是国内拥有的第一台真正意义上的康复机器人。
Lokehelp可以让治疗师在进行跑台治疗的时候不用再做手动支持,就算是被严重损害的残疾病人,把治疗师从繁重的工作中解放出来,它是世界上唯一支持在跑台上进行上坡训练的步态训练器。
1.康复机器人的原理步态康复机器人是一种通过下肢反复进行运动训练,促使病人恢复正常行走功能的自动化医疗设备。
一般由步态机构控制,重心调整机构和重力平衡机构组成,各个机构协调运动,模拟人的行走状态,步态机构带动患者脚步运动,实现步行时脚步的运动特征,包括脚的运动特征,脚的姿势等,避免过去患者在电动踏步机上训练时必须由护理人员协助患者的脚步和脚步运动,在减轻护理人员的劳动强度的同时,可提高患者的连续性,持续性和科学性[1]。
康复机器人可早期对患者进行以负重、迈步和平衡三要素相结合为特征的步行训练[1;2;3]。
通过使用悬吊装置给患者提供合适的支持,减轻部分体重,去除其下肢应承受的体重,并重新分配,从而减轻腿部的负担,以保持正确的直立位。
这样就可使患者能在康复早期还不具有足够承重和保持平衡能力的情况下,进行直立位步行训练,从而能有效地利用病情稳定后早期这段最有恢复潜能的时期[2,4].减重治疗后FAC得分显著提高可能的原因是[4,5]:当悬挂系统负担了一部分患者的体重后,利用设置在一个较慢速度的活动平板让患者进行水平的运动,活动平板所提供的不间断的、有节奏的滚动可带动患者步行,并加强了双腿在运动中的协调性;另外,减重装置为患者提供的安全感,可以消除患者因担心步行时摔倒而产生的紧张和恐惧。
医疗康复机器人研究进展及趋势

医疗康复机器人研究进展及趋势一、本文概述随着科技的快速发展和人口老龄化的加剧,医疗康复机器人技术在全球范围内受到了广泛关注。
这些机器人被设计成能够辅助或替代人类执行康复治疗任务,帮助患者恢复身体功能,提高生活质量。
本文旨在概述医疗康复机器人的研究进展,分析当前的技术趋势,并展望未来的发展方向。
本文将首先回顾医疗康复机器人的发展历程,从早期的简单辅助设备到如今的智能化、个性化机器人系统。
接着,我们将重点介绍几种典型的医疗康复机器人,包括上肢康复机器人、下肢康复机器人和多功能康复机器人等,并探讨它们在临床应用中的优势和挑战。
本文还将分析医疗康复机器人领域的关键技术,如机器人控制算法、传感器技术、人机交互技术等,并评估这些技术对机器人性能的影响。
我们将关注近年来在医疗康复机器人技术方面取得的重大突破,以及这些突破如何推动该领域的发展。
我们将展望医疗康复机器人的未来趋势,包括机器人智能化、个性化治疗方案的制定、远程康复治疗的普及等。
我们相信,随着技术的不断进步和创新,医疗康复机器人将在未来发挥更加重要的作用,为更多的患者带来福音。
二、医疗康复机器人的发展历史与现状医疗康复机器人的发展历程可追溯至上世纪60年代,当时主要集中在机械臂和假肢的设计与应用上。
随着科技的进步,尤其是计算机技术和生物医学工程的发展,医疗康复机器人逐渐实现了智能化、精准化和个性化。
进入21世纪后,医疗康复机器人迎来了快速发展的黄金时期,不仅在辅助患者康复训练方面取得了显著成效,还在手术辅助、远程医疗等领域展现出广阔的应用前景。
当前,医疗康复机器人已形成了多种类型,如上肢康复机器人、下肢康复机器人、全身康复机器人等。
这些机器人通过模拟人类康复师的动作,为患者提供精准、个性化的康复训练,有效促进患者运动功能的恢复。
同时,医疗康复机器人还具备实时监测、数据分析等功能,为医生制定康复计划提供科学依据。
然而,医疗康复机器人领域仍面临诸多挑战。
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专题(康复医学)Thematic Forum(Rehabilitation Medicine)收稿日期:2010-02-08作者简介:谢欲晓,教授,硕士生导师,主任医师,中日友好医院物理康复科主任,中国康复医学会理事,副秘书长、科普工作委员康复机器人(rehabilitation robots)是近年出现的一种新型机器人,它属于医疗机器人范畴。
它分为康复训练机器人和辅助型康复机器人,康复训练机器人的主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训练,如行走训练、手臂运动训练、脊椎运动训练、颈部运动训练等;辅助型康复机器人主要用来帮助肢体运动有困难的患者完成各种动作,如机器人轮椅、导盲手杖、机器人假肢、机器人护士等[1]。
传统的康复程序依赖于治疗师的经验与徒手操作技术。
随着病人数目迅速增大,节省治疗时间越来越成为关注的问题。
如果机器人可以协助执行康复评估与治疗程序,应该是一个很大的进步。
近年来,已经有很多研究涉及机器人在协助残疾者康复训练的作用[2,3]。
康复机器人能通过机器带动肢体做成千上万的重复性的运动, 对控制肢体运动的神经系统刺激并重建, 从而恢复肢体功能运动的一种新的临床干预手段。
1 康复训练机器人的研发沿革康复机器人技术是国际前沿技术,它的历史虽然很短,但发展的速度却很快,近一两年来不断有新的研究成果出现。
从第一台在商业上获得巨大成功的康复机器人一Handy [4]至今,康复机器人的研究获得了巨大的发展。
为了更好地促进运动康复和实现运动控制,自动化和机器人辅助的运动康复从上世纪90年代开始出现[5]。
1993年,Lum 等就研制了一种称作“手——物体——手”的系统(hand —object —hand system),尝试对一只手功能受损的患者进行康复训练。
1995年,Lum 等又研制了一种双手上举的康复器(bimanual lifting rehabilitation),用来训练患者用双手将物体上举这一动作[6]。
Hogan 与Krebs 等于研制出一种称作MIT-MANUS 的脑神经辅助康复机器人。
MANUS 提供平面运动和手部三维运动两个训练模块,具有反向可驱动性并可以通过阻抗控制实现训练的安全性、稳定性和平顺性。
MANUS 具有辅助或阻碍手臂的平面运动功能,也可以精确测量手的平面运动参数,并为患者提供视觉反馈。
MANUS 的不足在于,它实现的动作基本上是平面的,这就限制了训练方案的改进;而且它向患者提供的训练动作不是从患者本身的需要出发,因而不能达到最佳的训练效果。
2000年,美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室和加州大学洛杉矶分校(UCLA)研制了一种用于脊椎神经受损病患者下肢康复的机器人设备,它运用一对机械臂引导下肢在脚踏车上运动,并且通过几个传感器来测量病人的力、速度、加速度以及运动阻力。
在国内,哈尔滨工业大学研制了一种下肢康复训练机器人,对下肢运动障碍者在机器人辅助运动过程中的重心控制进行了研究[7]总结康复机器人的研发现状,下肢康复机器人以被动运动模式为主,但现有运动模式单一,缺乏目标导向训练设计;上肢康复机器人已实现主动、被动、助动三种模式相结合的运动,并实现神经控制参与的目标导向运动,将对临床治疗有突破性的贡献,应大力推广;而手部康复机器人是目前国际研究的难点,暂无突破性的产品。
专题(康复医学)Thematic Forum(Rehabilitation Medicine)2 下肢康复训练机器人的研发现状下肢康复训练机器人是康复训练机器人中的一种,它可以模拟正常人的行走姿态,并且可以承担一部分人体的重量,对下肢有运动障碍的病人进行有效的下肢康复训练[8]。
尽管目前国际上康复机器人研发覆盖的领域包括了手部康复机器人、上肢康复机器人、踝部康复机器人及下肢康复机器人,但恢复行走能力,是脑损伤患者和脊髓损伤后康复的主要目标。
因此,恢复独立行走能力是康复治疗努力的首要目标。
由于脑的可塑性,医学上通常是通过进行重复的、特定任务的训练让患者进行足够的重复性活动[9]。
从而使重组中的大脑皮质通过深刻的体验来学习和储存正确的运动模式[10]。
基于这种方法已取得良好的临床效果,在过去20年里,减重活动平板步行训练的治疗方法已被引入成为神经康复方法。
平板步行训练使复杂的步态周期得以重复[11]。
然而,不利问题是所需要很多的物理治疗师来辅助病人患侧和重心转移。
此外,治疗师必须花费很多的体力从而经常抱怨疲劳或过重身体压力。
因此治疗的次数以及患者重复的次数将会有限。
对患者的重心的变化和步幅系统校正往往变得不可能。
因此,正如Kosak 和Reding 指出[12],治疗师更喜欢患者使用任务导向的方法让患者在地板上练习而不是在平板步行训练器上走路。
为了克服这些缺点,机电协助的机器人,如步态训练(GT1)或Lokomat步态训练器被最近研制并在神经康复使用。
LokoHelp(LokoHelp集团,德国)是最新研制用于训练和改善脑损伤后步态机电设备(图1)。
这个装置是放置在跑步机上并且可以轻松地安装和拆除的。
虽然这一新的步态训练器的应用前景已被证明是可行的,但其疗效尚未评估[13]。
根据康复医学理论和人机合作机器人原理。
在一套由计算机控制的步态模拟控制系统的控制下,帮助患者模拟正常人的步行规律进行康复训练,锻炼下肢肌肉,恢复神经系统对行走功能的控制能力,达到恢复下肢运动功能的目的[14]。
一种被称为LOKOMAT的康复机器人能对脊髓损伤患者的踏车训练进行自动控制;最近又增加了视觉、触觉和听觉反馈模式来进行跨越障碍物训练,满意度达80%[15]。
3 下肢康复训练机器人的研发的限制性与发展趋势机器人辅助康复训练方面已经建立了小规模应用。
今后研发的步态机器人应能将干扰感觉信息输入最小化,易化正确的感觉信息输人和步态力学,并智能化地根据外界变化同步作出辅助量大小调整[16-17],还可为机器人配以合适的生物信息检测系统,实现生物反馈控制,以提高康复效果。
肌电生物反馈(EMGBF)在康复机器人控制系统中的应用比较广泛。
但Galvez等研究表明,使用机器人步态训练设备进行辅助步态训练时,仍需要治疗师适当的辅助训练指导,尤其是矫正下肢的关节力线、力矩,使其与正常步行周期接近,以达到最优化效果[13]。
我国哈尔滨工业大学研究的采用AVR单片机的机器人控制系统,成本低,易于产品化。
但也存在重力平衡、机器人与患者肢体的干涉等问题[17]。
有研究表明.在机器人辅助下,患者行走中骨盆和下肢的活动自由度受到限制.这使得肌肉的运动发动模式与正常人不一样,且缺乏适应外界环境变化的反馈控制策略[18],为以后这类助行器的商品化研究指明方向。
3.1 应将评测和训练相结合康复机器人由计算机控制,并配有相应的传感器和安全系统,可以自动评价康复训练效果,根据病人的实际情况自动调节运动参数,实现最佳训练。
康复机器人运动状态测量系统可以实现运动状态的在线测图1 LokoHelp(LokoHelp集团,德国)是最新研制用于训练和改善专题(康复医学) Thematic Forum(Rehabilitation Medicine)为医务工作者治疗肢体运动障碍患者提供准确的信息。
也可以作为患者自己观察运动状态的工具。
该测量系统主要提供如下参数:(1)步态及运动分析,标准步态在专业化名词中称为stance, heel-off, swing, heel-stike, 即站立,后跟抬起,摆动和后跟落下。
如果出现病态步态,如前倾,后倾,左倾,右倾及不合理的步态相位分布都会影响人走路姿态。
对于病人而言,分析和矫正病态步态是非常重要的。
(2)运动重心实时跟踪,影响人走路的姿态除了步态之外还有重心分布,这一信息可用于病人自我矫正,借助于康复机器人,通过逐渐矫正到达健康恢复的目的。
3.2 应有神经控制的参与及被动、主动、助动三种运动模式康复机器人是直接对患者肢体进行操纵[6],因此机器的设计必须从患者的需要出发,同时符合临床康复训练的规律。
尽管目前的康复机器人都能够在一定程度上向患者提供简单的训练方案,但是迄今为止,所有研究结果除了能够证实机器人辅助治疗确有一定疗效外, 并不能提供更多的有价值的结论。
其根源在于,现有机器人所能提供的训练动作只是简单的曲线或者直线轨迹,首先它与临床训练的要求不符, 不能在康复早期给患者以更多的正确运动感觉的刺激;其次这些动作与日常功能性动作相差甚远,对于患者恢复日常生活能力帮助不大。
不仅如此,由于机器人不能根据患者的康复情况做出实时的调整(辅助或阻尼支撑或不支撑), 容易让患者完全依赖于机器人完成动作,从而有可能导致瘫肢产生异常运动模式. 此外,相同的训练内容用于所有患者,缺乏针对性的治疗方案,因而很难获得不同于治疗师辅助治疗的康复效果。
通过虚拟现实’脑电’肌电技术与机器人技术的集成,有望向患者提供全方位的刺激,全面促进中枢神经的重组和代偿。
这些结果将不仅对临床研究神经康复有巨大的指导意义,而且为研究正常人的神经控制与运动机理提供了一个契机。
3.3 应有被动、主动、助动三种运动模式患者的病情千差万别,在不同的康复分期还具有不同的运动模式,因此,机器人提供的训练动作应能作[6]。
同时,康复训练必须针对不同的患者设计不同的康复方案,并有针对性地提供训练所需要的各种参数——运动参数和力参数,在机器人运动场和力场的设计中考虑患者瘫肢的特性。
再者,机器人应该能够实时检测患者与机器人之间的相互作用力,在患者主动能力不足时提供更大的辅助,而在患者有能力完成动作时,适当减小辅助甚至施加阻力,以便充分发挥患者残存的功能。
4 下肢康复机器人产品市场当今,许多国家正在开发各种功能齐全、操作简便、安全性能高的下肢康复机器人。
而下肢康复机器人作为一种医疗康复机器人,也越来越多的受到产业界的关注。
下肢康复机器人的现有种类包括站立式下肢康复机器人(瑞士Hocoma图2;美国Motorica图3、LokoHelp图1等)、坐式下肢康复机器人(瑞士Swrotek;美国 Motorica等)。
在欧洲、美国和日本等国家,医疗康复机器人的市场占有率呈逐年上升的趋势[19],仅预测日本未来机器人市场,2005年医疗、护理、康复机器人的市场份额约为2500万美元,而到2010年将上升到10500万美元,其增长率在机器人的所有应用领域中占据首位[20]。
在美国,数以百万计的有神经科疾病病史和受到过意外伤害的患者需要进行康复治疗,仅以中风为例,每年大约有60万中风幸存者,其中的20万病人图2 瑞士Hocoma:技术特图3 美国Motorica:技术特点:前专题(康复医学)Thematic Forum(Rehabilitation Medicine)在中风后存在长期的运动障碍。