康复外骨骼机器人的研究现状及发展趋势探讨
下肢外骨骼机器人简介及其在康复领域的应用
下肢外骨骼机器人简介及其在康复领域的应用随着现代科技的快速发展，机器人技术在医学领域的应用越来越广泛，其中下肢外骨骼康复机器人为康复医学中的一项重要创新。
这种高科技设备旨在帮助下肢功能障碍的患者恢复行走能力，提高生活质量。
本文将简单介绍下肢外骨骼康复机器人的原理、应用及其发展前景。
一、原理下肢外骨骼康复机器人是一种穿戴式设备，通过外骨骼结构支撑人体下肢，并可利用电动机、传感器和智能控制系统实现辅助行走。
其结构主要包括以下几个方面：1.外骨骼结构由轻质高强度材料制成，模仿人体下肢骨骼的形态和功能，为患者提供额外的支撑和保护。
2.动力系统通常由电动机或气动装置驱动，通过关节处的传动机构实现多自由度运动，辅助患者完成站立、行走及体位转移等。
3.传感器系统内置多种传感器，如加速度计、陀螺仪、力传感器等，实时监测患者的姿态和运动状态，提供精准的反馈数据。
4.智能控制系统基于人工智能和机器学习算法，能够根据传感器数据实时调整外骨骼的运动模式，确保患者的运动稳定性和舒适性。
二、应用下肢外骨骼康复机器人主要应用于以下几个康复领域：1.神经康复对于卒中、脊豌损伤及脑瘫等导致下肢功能障碍的患者,通过外骨骼机器人进行早期康复训练，有助于神经重塑和功能恢复。
2.骨科康复在下肢骨折、关节置换术后，患者可以借助外骨骼机器人进行步态训练，促进骨骼愈合和肌肉力量的恢复。
3.老年护理随着老龄化社会的到来，许多老年人面临行动不便的问题。
外骨骼机器人可以为他们提供行走辅助，提升生活自理能力。
4.运动训练运动员在康复训练中使用外骨骼机器人，可以精确控制训练强度和动作模式，提高康复效果。
三、优势相比传统康复方法，下肢外骨骼康复机器人具有多项显著优势：1.提高康复效率通过精确的运动控制和数据反馈，显著缩短康复周期。
2.标准化训练通过标准化的程序，对同一类疾病，不同机构及不同治疗师采用标准方案实施治疗，实现训练方案的同质化。
3.数据追踪实时记录患者的康复数据，便于医生评估康复进展和调整治疗方案。
国内外外骨骼机器人发展现状
国内外外骨骼机器人发展现状如下：国内发展情况：技术水平：国内外的外骨骼机器人技术都还处于不断发展和完善阶段。
国内的一些企业和科研机构已经开始在技术上取得了一些突破，如感知控制技术、人机交互技术等。
这些技术的应用使得外骨骼机器人在人机融合、智能控制等方面得到了更好的发展。
政策支持：国内政府对外骨骼机器人的发展给予了越来越多的政策支持，鼓励企业加大研发投入，加强技术创新，推动外骨骼机器人在医疗、康复、工业等领域的应用。
应用领域：国内的外骨骼机器人主要应用在医疗康复领域，如帮助截瘫患者恢复行走能力、辅助老年人行走等。
此外，在军事领域和工业领域，也有一些外骨骼机器人的应用案例。
国外发展情况：技术水平：国外在外骨骼机器人技术方面的发展相对更为成熟，一些国际知名企业和研究机构在技术上处于领先地位。
例如，美国洛克希德·马丁公司的外骨骼机器人已经应用于军事领域，帮助士兵提高负重能力和行走速度。
应用领域：国外外骨骼机器人的应用领域也相对更广泛，除了医疗、军事领域外，还在工业、救援等领域得到广泛应用。
例如，在工业领域，外骨骼机器人被用于提高工人作业能力和降低劳动强度；在救援领域，外骨骼机器人被用于帮助救援人员搬运重物和拯救生命。
投资和研发：国外外骨骼机器人的研发和投资力度相对较大，许多知名企业都将外骨骼机器人作为重点发展领域之一，投入大量资金和人力资源进行研发。
同时，国外的一些风险投资机构也对外骨骼机器人领域的初创企业进行投资，支持其技术创新和市场推广。
总的来说，国内外外骨骼机器人的发展都还处于不断发展和完善阶段，但国内外的技术水平和应用领域略有不同。
国内外的政策支持、投资和研发都在不断加强，为外骨骼机器人的进一步发展提供了有力保障。
2024年外骨骼机器人市场策略
2024年外骨骼机器人市场策略引言随着人口老龄化程度的加剧，外骨骼机器人作为一种创新的辅助工具，正在逐渐受到广泛关注。
外骨骼机器人市场前景广阔，但同时也面临着市场竞争激烈和技术发展不足等挑战。
因此，本文将探讨外骨骼机器人市场的策略，并提出一些建议，以帮助企业在市场中取得成功。
市场分析市场规模和趋势外骨骼机器人市场在过去几年中一直保持快速增长的势头。
根据市场研究公司的数据，预计到2025年，全球外骨骼机器人市场的价值将达到100亿美元。
这主要是由于人们对于老年人和残障人士护理和康复需求的增加。
竞争对手分析当前，外骨骼机器人市场存在着较多的竞争对手。
主要竞争对手包括国际知名的外骨骼机器人制造商，如Ekso Bionics、ReWalk Robotics和Cyberdyne等。
这些竞争对手在技术上具备一定优势，市场份额较大。
此外，还有一些新兴的外骨骼机器人企业开始涌现，因此市场竞争愈发激烈。
技术发展挑战目前，外骨骼机器人技术仍然面临一些挑战。
首先，成本仍然比较高，这限制了市场的普及和发展。
其次，外骨骼机器人的重量和体积也需要进一步减小，方便用户佩戴和移动。
此外，一些技术问题，如传感器精度、电池寿命和人机交互性等，也需要得到进一步解决和改进。
市场策略建议定位策略企业应该根据自身的技术实力和市场需求，明确外骨骼机器人的定位。
一种可能的定位策略是专注于康复和辅助功能，提供给需要康复训练和辅助工具的医疗机构和个人。
另一种选择是聚焦于工业领域，为需要进行重型劳动的工人提供辅助工具。
价格策略由于成本较高，所以企业在制定价格策略时需要考虑到市场的接受能力。
一种可能的做法是通过与保险公司和医疗机构合作，争取到医保或保险的覆盖，降低个人用户的支付压力。
销售渠道策略企业应该建立多元化的销售渠道，以扩大市场份额。
除了传统的直接销售渠道，如与医疗机构和康复中心建立合作关系，还可以考虑通过在线平台和电商渠道进行销售。
此外，企业还应积极参与外骨骼机器人相关的展览和会议，提高产品的知名度和认可度。
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。
第3页/共3 24页
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
第2页/共2 24页
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。
2024年外骨骼机器人市场规模分析
2024年外骨骼机器人市场规模分析引言外骨骼机器人是一种结合机械工程、电子技术和智能控制技术的新型机器人产品。
它通过外骨骼结构，可以增强人体的力量，提高人体的运动能力。
随着人口老龄化问题的日益突出，外骨骼机器人在医疗康复和工业助力等领域的需求不断增加。
本文将对外骨骼机器人市场规模进行分析。
1. 外骨骼机器人市场概述外骨骼机器人市场是指外骨骼机器人产品在全球范围内的销售规模和市场需求。
目前，外骨骼机器人主要应用于医疗康复、工业助力和军事领域。
外骨骼机器人市场规模受到多种因素的影响，包括技术发展、市场需求和政策支持等。
2. 2024年外骨骼机器人市场规模分析2.1 市场规模根据市场研究机构的数据，外骨骼机器人市场规模自2015年起呈现快速增长的趋势。
据预测，到2025年，外骨骼机器人市场规模有望达到XX亿美元。
其中，医疗康复领域是外骨骼机器人市场的主要需求驱动因素。
2.2 市场需求外骨骼机器人市场的需求主要来源于医疗康复和工业助力领域。
随着人口老龄化程度的加深，医疗康复领域对外骨骼机器人的需求不断增加。
同时，工业助力领域的自动化需求也推动了外骨骼机器人市场的发展。
2.3 市场分布目前，外骨骼机器人市场的主要市场分布在北美地区、欧洲和亚太地区。
北美地区是外骨骼机器人市场规模最大的地区，其市场份额占据全球的XX%。
欧洲和亚太地区也是外骨骼机器人市场的重要市场，其市场规模和需求量都在不断增加。
3. 市场发展趋势3.1 技术创新外骨骼机器人市场在技术方面的创新是推动市场发展的重要因素。
随着材料科学、机械工程和智能控制技术的不断进步，外骨骼机器人的性能得到了极大提升，从而更好地满足市场需求。
3.2 价格下降外骨骼机器人市场价格的下降是市场发展的另一个重要趋势。
随着市场竞争的加剧和生产规模的扩大，外骨骼机器人的生产成本不断降低，从而使市场价格更加合理和可接受。
3.3 政策支持政府的政策支持也对外骨骼机器人市场的发展起到了积极推动的作用。
2024年康复机器人市场分析现状
2024年康复机器人市场分析现状背景介绍康复机器人是指能够帮助人类进行康复训练和医疗护理的机器人。
随着人口老龄化问题的日益突出以及医疗技术的不断提升，康复机器人市场正迎来快速发展的机遇。
本文将对康复机器人市场现状进行分析，探讨其发展趋势以及存在的问题。
康复机器人市场规模分析根据市场研究机构的数据显示，康复机器人市场呈现出持续增长的趋势。
预计到2025年，全球康复机器人市场规模将达到数十亿美元。
亚洲地区是康复机器人市场的主要增长区域，其中中国市场占据了重要地位。
中国政府在人工智能和医疗健康领域的重点支持下，康复机器人市场呈现出快速增长的势头。
康复机器人市场的应用领域康复机器人在康复训练和医疗护理领域具有广泛应用的潜力。
康复训练康复机器人可用于帮助康复患者进行运动康复训练。
通过与机器人互动，患者可以得到更高质量的康复训练，提高康复效果。
康复机器人可以根据患者的情况进行个性化的康复方案，并监测患者的康复进展。
医疗护理康复机器人还可以在医疗护理方面发挥重要作用。
例如，康复机器人可以帮助护士或医生进行病人的转移和移动，减轻医护人员的劳动强度。
康复机器人还可以监测病人的生命体征，并在紧急情况下发出警报，提高医疗护理的安全性。
康复机器人市场的发展趋势康复机器人市场正面临着一些有利的发展趋势。
技术进步推动市场增长随着人工智能、机器学习和机器视觉等技术的不断发展，康复机器人的功能和性能不断提升。
更先进的传感器技术和动作控制系统使得康复机器人能够更准确地感知患者的运动情况，并作出相应调整，提高康复效果。
市场竞争加剧康复机器人市场具有很大的发展潜力，吸引了众多企业的关注。
随着市场竞争的加剧，企业不断提升产品的竞争力，推出更具创新性和差异化的产品。
这进一步推动了市场的发展。
医疗资源短缺的压力康复机器人的出现可以在一定程度上缓解医疗资源短缺的压力。
康复机器人能够协助医护人员进行一些重复性工作，提高效率，并减轻医护人员的负担。
外骨骼机器人技术的研究与发展
外骨骼机器人技术的研究与发展随着科技的不断发展，外骨骼机器人技术在大众的视野中逐渐得到了关注。
外骨骼机器人是一种能够扩展人类运动能力的机器人，可以帮助残疾人士恢复行动能力，提高劳动效率，甚至在军事领域中发挥重要作用。
本文将从技术发展历程、应用领域以及未来发展方向三个方面论述外骨骼机器人技术的研究与发展。
一、技术发展历程外骨骼机器人技术的研究起源可以追溯到20世纪60年代的美国。
当时，美国国家航空航天局研究人员研制出了一种可用于开采火星矿场的外骨骼机器人，这标志着外骨骼机器人技术开始走向实用化。
进入21世纪，随着机器人技术的飞速发展以及制造材料的不断升级，外骨骼机器人技术也得到了快速的发展。
2005年，日本理化学研究所研制成功了一款名为HAL（Hybrid Assistive Limb）的外骨骼机器人，该产品可以辅助残疾人士恢复行走和使用手臂的能力。
2010年，美国加州大学伯克利分校的研究人员开发出一种金属骨骼的外骨骼机器人，以提升劳动效率和减轻工人负担。
近年来，随着我国经济发展和老龄化社会的到来，外骨骼机器人技术在我国也开始获得广泛的关注和应用。
二、应用领域外骨骼机器人技术的应用领域十分广泛。
首先是医疗领域。
外骨骼机器人可以帮助脊髓损伤和中风患者恢复行走能力，让他们重获自由。
同时，在手术室中，外骨骼机器人也可以普及，可以为医护人员提供更加精确和稳定的运动助力，从而减少手术风险。
另外，外骨骼机器人技术在军事领域中也能够发挥重要作用。
在战场上，士兵们会经常面临长时间负重行军的情况，使用外骨骼机器人可以大大减轻他们的负荷，提高战斗力。
同时，在复杂环境下，外骨骼机器人也能为士兵提供更好的防护和生存保障。
此外，外骨骼机器人在辅助工作中的应用也十分广泛。
比如，在工厂生产线上，外骨骼机器人可以为工人提供必要的助力，降低工伤的风险。
同时，在体育领域中，外骨骼机器人也可以辅助残疾人士参加轮椅比赛，提升比赛的公平性和观赏性。
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。
机器人外骨骼技术的研究与应用前景
机器人外骨骼技术的研究与应用前景外骨骼（Exoskeleton）是一种运动辅助装置，由于其能够提高人类的体力和耐力，所以受到了广泛的关注和应用。
如果再将机器人技术与外骨骼技术相结合，就可以形成人体巨大能量的辅助外骨骼（Human Assistive Exoskeleton），即机器人外骨骼技术。
随着科学技术的进步和人们对健康生活的追求，机器人外骨骼技术正逐渐成为未来的研究与应用的热点领域。
一、机器人外骨骼技术研究现状机器人外骨骼技术的研究起源于20世纪60年代，当时主要用于军事领域。
1971年，美国的诺斯罗普公司（Northrop Grumman）研制出了全世界第一套外骨骼系统。
该系统主要用于军事方面，通过增强膝关节的力量以及帮助士兵携带沉重的负载，提高了士兵的作战能力。
近年来，机器人外骨骼技术的应用范围不断扩大，尤其是在医疗保健领域和康复治疗方面，机器人外骨骼技术显示出了巨大的潜力。
在这个领域，美国、日本和韩国等国家的科学家已经取得了一系列的研究成果。
二、机器人外骨骼技术的应用前景1. 康复领域应用机器人外骨骼技术在康复领域中的应用主要是指对肢体功能障碍患者的治疗和康复辅助。
依靠机器人外骨骼技术的力量，可以帮助康复患者进行辅助性运动，以达到肢体康复的目的。
另外，机器人外骨骼技术还可以通过陪伴康复患者做运动活动，提供心理支持，有利于患者恢复自信。
2. 重体力工作环境应用现代制造业中许多工人工作量非常大且非常危险。
机器人外骨骼技术能够替代人工完成重体力劳动，特别是在制造业和工业生产领域，通过使用机器人外骨骼技术可以大大地减少工人的伤害率和经济成本，同时也会提高劳动生产率和质量。
3. 老年人护理应用机器人外骨骼技术对于老年人来说，可以帮助他们完成一些日常活动。
例如，可以用手臂机器人来帮助老年人协助起床、穿衣、洗漱等，还可以用腿部机器人来帮助他们走路、上下楼梯等。
这样的应用将有助于解决日益加剧的老龄化问题，并且可以有效地减少护理成本。
外骨骼机器人技术在康复医学中的应用研究
外骨骼机器人技术在康复医学中的应用研究近年来，随着科技的不断发展，外骨骼机器人技术已经成为了一种新型的医疗技术，被广泛应用在康复医学领域中。
外骨骼机器人作为一种人类外骨骼，可以帮助人类完成一些平常难以完成的动作，从而达到康复治疗的目的。
接下来，我们将深入探究外骨骼机器人技术在康复医学中的应用研究。
一、外骨骼机器人技术的优势外骨骼机器人技术最显著的优势在于可以通过机械收缩，帮助患者完成肌肉收缩、骨骼运动等康复动作。
同时，外骨骼机器人还可以根据患者的状态和能力，进行动作矫正和平衡调节，有效保护伤残患者不受二次伤害。
此外，外骨骼机器人还能够记录患者的康复数据，便于医生进行跟踪治疗。
总之，外骨骼机器人技术以其高效、智能和安全的特点获得广泛应用。
二、外骨骼机器人技术在康复医学中的应用1.行走康复行走康复是外骨骼机器人技术的主要应用之一。
研究表明，行走康复能够极大地提高患者的康复效果，并且帮助患者恢复日常行走的能力。
外骨骼机器人可以通过附着在患者腿上的外部骨骼，帮助患者完成自主行走，从而训练患者的肌肉协调和平衡能力。
同时，外骨骼机器人也可以记录患者的步数、姿态等数据，为康复医生提供参考。
2.上肢康复外骨骼机器人在上肢康复领域的应用也得到了越来越多的关注。
通过外骨骼机器人的辅助，患者可以完成肩膀、手臂等肌肉的训练，帮助患者恢复日常活动的能力。
例如，癫痫患者通常会出现手臂跛缩等后果，使用外骨骼机器人就能够帮助患者进行上肢的活动练习。
3.脊柱康复脊柱康复是外骨骼机器人技术的另一大应用。
脊柱康复通常需要较长的时间和丰富的康复体验，但使用外骨骼机器人技术可以有效地提高治疗效果。
外骨骼机器人可能会从外部附着在上半身，通过自动控制收缩组织，增强患者肌肉和平衡协调性能，提升患者脊柱稳定性。
三、外骨骼机器人技术的未来发展方向外骨骼机器人技术在康复医学中的应用效果不断被验证，但作为一个新兴技术，仍有许多需要完善和优化的地方，如机器人的可靠、耐久性和易用性等方面。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
康复外骨骼机器人的研究现状及发展趋势探讨作者：刘恒白泽杨陈俊宇李博皓魏俏俏来源：《机电信息》2020年第09期摘要：康复外骨骼机器人是一种可穿戴的、模仿人体生理构造的医疗机械装置，穿戴于患者肢体外侧，辅助患者进行日常活动和康复训练。
近年来，人工智能、传感、生物医学等先进技术不断发展，吸引了国内外各科研院所、机构对康复外骨骼系統进行进一步的研究。
现阐述国内外不同控制方式的外骨骼机器人的研究现状，并对康复外骨骼机器人的发展趋势进行分析和总结。
关键词：康复外骨骼机器人;现状;趋势0 引言“外骨骼”（Exoskeleton）这一名词最早来源于一个生物学概念，指的是昆虫等节肢动物的身体结构。
随着人工智能、传感、生物医学等先进技术的不断发展，外骨骼机器人技术于近20年间取得了空前进步，且广泛应用于医疗、军事、工业等领域。
早期对于外骨骼机器人的研究主要是为了提高士兵的行动和负重能力，而随着医疗需求的不断增长，在全球老龄化趋势加重的背景下，康复外骨骼机器人成为世界各国研究的新方向。
这类装置不仅是中风、脊髓损伤引起的运动障碍康复训练的重要技术手段，还能够帮助卒中患者、脑外伤患者解决行走障碍等问题，因而应用潜力巨大。
目前，康复外骨骼机器人种类繁多，厂家主要有以色列的ReWalk公司、美国的Ekso Bionics公司、日本的Cyberdyne公司、Honda公司和新西兰的Rex公司等。
我国对康复外骨骼下肢助力机器人的研究始于21世纪初，目前正处于起步阶段。
各研究机构在参考借鉴国外先进康复外骨骼助力机器人的基础上，加以自身的创新与研发，已有不少康复外骨骼助力机器人样机问世，也有相当不错的表现。
1 国外研究状况日本筑波大学Cybernics研究中心于1995年研制的原型机HAL（Hybrid Assistive Limb）是一款较早的外骨骼动力服。
该外骨骼机器人的设计初衷是帮助年迈者和残疾人进行康复运动[1]。
该康复外骨骼机器人本质上是一种可穿戴式行走用机器人，当使用者试图行走时，大脑会通过神经向肌肉发送电生理信号，HAL通过传感器可以在人体的皮肤表面捕捉到这种电信号，并激活伺服系统，驱动电动马达迅速动作。
在HAL的帮助下使用者不仅可以进行正常的日常生活，还可以完成攀爬、抓握、举重物等高难度动作。
2004年，山本嘉之教授创立了Cyberdyne公司并推出第5代产品HAL-5，如图1所示。
与其他普通康复机器人不同的是，患者使用普通康复机器人只能做被动式运动，对神经回路的刺激作用有限;而HAL采用的是主动性训练，通过机器对神经回路的刺激，患者逐步重建大脑和肌肉运动的关联，进而实现自力行走[2]。
2009年，美国伯克利仿生公司与洛克希德·马丁公司共同利用HULC技术开发出智能仿生康复外骨骼机器人eLEGS，旨在帮助残障人士恢复行走、站立等功能。
eLEGS康复外骨骼机械系统通过肩部背带、背包式夹子和粘扣带等与人体相连，同时机械框架上安装有电动机和传感器，整体质量为20 kg[1]。
2011年，该公司更名为Ekso Bionics，其产品eLEGS也更名为Ekso GT，如图2所示。
Ekso GT配备有智能的Variable Assist软件，为患者身体两侧提供需要的动力，并能在整个护理过程中激发患者的潜能。
2016年，该产品通过美国食品及药物管理局（FDA）的许可，成为首个获得FDA许可的用于中风及偏瘫患者的外骨骼设备。
2011年，以色列ReWalk Robotics公司研制出ReWalk Personal个人版和ReWalk Rehabilitation康复版两款产品，前者主要适合在家庭、工作等社交环境中使用，通过传感器和监控器的反馈，协助患者站立、行走和爬楼;后者主要用于治疗中心的临床康复，为瘫痪患者提供运动和康复疗程。
ReWalk受先进的腕戴控制器控制，可监测和引导患者的行走;同时配备有体感芯片，在行走过程中能实时感应患者重心的变化，让步进电机产生正确的转向，并能根据实际情况调整行走的速度与姿态。
2015年，ReWalk Robotics推出了第六代个人版产品ReWalk Personal 6.0，如图3所示。
为了减少患者佩戴的负担，ReWalk Personal 6.0使用了更为轻盈的塑料材质，并将背负式电池仓改为安装在臀侧部位，在降低负重感的同时增加了穿戴舒适度和步态控制能力[3]。
2007年，新西兰Rex Bionics公司研制出一种无支撑式独立行走康复外骨骼机器人Rex，如图4所示。
Rex采用多处尼龙搭扣和宽腰带将患者的身体和外骨骼装置固定在一起，并用腰间的两个操纵杆进行姿态控制，与其他所有康复外骨骼机器人不同的是，Rex康复外骨骼机器人不需要拐杖支持，患者可利用双手工作或进行其他活动，适用于更广泛的用户群体[4]。
在2018年的CES Asia上，本田展示了一款新研发的康复外骨骼设备“Honda步行助手”（Honda Walking Assist），如图5所示，主要针对医疗体系里需要康复训练的患者以及行动不便的老年人而设计。
Honda步行助手分为腰带和外骨骼两部分，内嵌的角度感应器可以感知到步行时髋关节的运动，实时传输至处理器内进行分析，引导髋关节的屈曲使下肢摆动，并引导伸展动作使下肢踢出。
在整个行走过程中，Honda步行助手可以记录使用者的步行参数，包括双腿步距、步频、摆角等信息并与手机APP相连，方便医生和医护人员查看，进而纠正和帮助使用者行走。
2 国内研究状况哈尔滨工业大学自2010年开始，在国家“863计划”等项目的支持下，研制了多种用途、不同系列的外骨骼机器人[5]。
其中，下肢助力外骨骼机器人是一种供人穿戴的人机一体化机械装置，如图6所示，其通过机器人提供助力，增强人体肌能，适合助老助残或辅助重体力劳动者的日常作业，还可以作为一个子系统被应用到多种领域，如地震救援系统、单兵作战系统、极地科考系统等。
同时，研究团队未来将在刚柔系统设计、多传感智能融合、人机智能交互、脑机智能控制等方面开展深入研究，使外骨骼机器人真正进入实用领域。
2011年，中科院和中国科学技术大学共同研制出了一种下肢外骨骼机器人[1]，如图7所示。
该外骨骼机器人在人体下肢的髋关节、膝关节、踝关节、足底等部位设置了相应的自由度，并在膝盖和髋关节等位置配备传感器和编码器，外骨骼机器人“读懂”使用者的思想后，控制机器人相应的伺服电机转动，带动腿部运动，从而帮助使用者行走。
尖叫科技公司成立于2015年，是一家致力于人工智能外骨骼机器人研发的高科技企业。
2016年，该公司设计了一种开放式康复外骨骼机器人，如图8所示，该平台主要由两部分组成：由环境传感器、人体传感器和动力结构构成的硬件，由人机交互指令与算法和云端引擎构成的软件。
该装置续航能力强，持续工作时间至少一周，具有身随意动的自动反应能力和承载能力，并且可以实现随动行走、爬坡爬楼、自平衡等基本功能。
未来，尖叫科技公司项目的目标是尽快超越ReWalk，实现无需拐杖辅助的自平衡康复外骨骼机器人制造[6-7]。
3 发展趋势虽然目前各国在康复外骨骼助力机器人的研制上成果丰硕，并已少量投入市场，但大多数康复外骨骼机器人尚存在成本较高、设备笨重、智能性和可靠性较低等缺陷，距离大规模市场化差距较大。
随着人工智能、传感、生物医学等先进技术的高速发展，新型康复外骨骼机器人将朝着成本亲民化、高度智能化、轻型柔性化等方向前进。
3.1 成本亲民化康复外骨骼机器人进入消费市场的最大阻碍是高成本问题，目前市面上康复外骨骼机器人售价普遍在10万～15萬美元，硬件复杂、材料昂贵、难以量产等问题使得其价格居高不下。
强度高、疲劳性能好的新型材料的研发和选用成为康复外骨骼机器人降低成本的必经之路。
此外，高精度传感器、微型电动机、高储能电池等元件的技术研发和量产也将大大降低设备成本[3]。
3.2 高度智能化康复外骨骼机器人系统通常是通过各部位传感器的信号反馈，经过算法处理，最终驱动马达运动。
这个过程对传感器的精度、算法的准确度都提出了很高的要求。
随着传感器技术、人工智能技术的高速发展，未来外骨骼系统将会在第一时间感知到周围环境的变化[8]，并能实现多路信息及时有机的融合，同时需要高性能的驱动器根据指令及时作出正确响应[3]。
3.3 轻型柔性化在设备支撑架材料方面，目前国外多选择航空硬铝合金（HAL-5）、钛合金（HULC）、复合材料（eLEGS）等[4]，大多体积较大，比较笨重，影响穿戴舒适性，而且会带来有效载荷和承载效率低下、等效惯性大、响应速度慢等问题[9]。
设备材料的轻型柔性化成为康复外骨骼系统发展的必然趋势。
ReWalk Personal 6.0的支持架采用新型塑料材质，降低了制造成本的同时也提高了设备的稳定性与可靠性。
4 结语康复外骨骼机器人作为一种辅助机械装置，融合传感技术、智能控制技术、生物医学技术等多项学科前沿技术，应用前景十分广泛。
国内针对康复外骨骼机器人的研究虽起步较晚，目前较国外先进产品仍有一定差距，但也有部分样机和产品问世。
在康复外骨骼机器人未来的研究进程中，需要在新型轻质材料、高储能电池、高精度传感器、优化智能算法等方面进一步提升技术水平。
相信在不久的将来，康复外骨骼机器人能够真正走向大众、服务大众。
[参考文献][1] 李坦东，王收军，侍才洪，等.穿戴式外骨骼机器人的研究现状及趋势[J].医疗卫生装备，2016，37（9）：116-119.[2] 张向刚，秦开宇，石宇亮.人体外骨骼服技术综述[J].计算机科学，2015，42（8）：1-6.[3] 戴宗妙，都军民.外骨骼机器人研究现状及面临的问题[J].现代制造工程，2019（3）：154-161.[4] 宋遒志，王晓光，王鑫，等.多关节外骨骼助力机器人发展现状及关键技术分析[J].兵工学报，2016，37（1）：172-185.[5] 张超.下肢助力外骨骼机器人研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2016.[6] 李牧然.基于多轴加速度传感器的外骨骼机器人步态控制方法：CN106217353A[P].2016-12-14.[7] 李牧然.基于压力传感器的外骨骼机器人步态控制方法：CN106217352A[P].2016-12-14.[8] 李会营，王惠源，张鹏军，等.外骨骼机器人发展趋势研究[J].机械工程师，2011（8）：9-10.[9] 欧阳小平，范伯骞，丁硕.助力型下肢外骨骼机器人现状及展望[J].科技导报，2015，33（23）：92-99.收稿日期：2020-02-14作者简介：刘恒（1999—），男，江苏南通人，研究方向：机械设计制造及其自动化。