康复机器人发展状况

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2024年关节机器人市场发展现状

2024年关节机器人市场发展现状

2024年关节机器人市场发展现状引言关节机器人是一种能够模仿人类关节运动的机器人系统。

它们具有广泛的应用领域,包括医疗、制造业、军事和服务等。

随着技术的不断进步,关节机器人市场正在经历快速发展。

本文将探讨关节机器人市场的现状,并对未来发展趋势进行分析。

市场概述关节机器人市场是一个多元化且不断扩大的市场。

关节机器人的应用领域正在不断增加,因为人们对自动化和智能化系统的需求不断增加。

关节机器人在减少劳动力需求、提高生产效率、改善工作环境和实现精确操作方面具有巨大潜力。

从医疗手术助剂到工业生产,关节机器人在各个行业都有应用。

市场驱动因素技术进步随着机器人技术的不断进步,关节机器人的性能和功能也得到了显著提高。

新的传感器和控制系统使得关节机器人能够更加精确地进行操作和执行任务。

此外,人工智能和机器学习的发展为关节机器人提供了更强大的自主决策和学习能力。

关节机器人在医疗和制造业等领域的需求不断增加。

例如,在外科手术中使用关节机器人可以提高手术的精确性和安全性。

在制造业领域,关节机器人可以用于自动化生产线和危险环境中的操作。

这些需求驱动了关节机器人市场的增长。

成本降低随着关节机器人技术的成熟和扩大规模生产,其成本逐渐降低。

这降低了关节机器人的购买和维护成本,使得更多的企业和机构能够接触和使用这些机器人。

这进一步推动了关节机器人市场的发展。

市场分析医疗领域关节机器人在医疗领域的应用前景广阔。

其在外科手术中的应用已经取得了显著进展。

关节机器人能够提供更精确的操作,减少手术风险,并缩短康复时间。

未来,关节机器人还有望应用于其他医疗领域,如康复治疗和老年护理。

制造业关节机器人在制造业中的应用正在快速增长。

它们可以用于自动化生产线,提高生产效率和质量。

关节机器人还可以完成精密操作和在危险环境中代替工人进行作业。

随着制造业对自动化技术的不断需求,关节机器人市场将继续增长。

关节机器人在服务领域的应用前景广阔。

例如,关节机器人可以用于物流和仓储业,提高物流效率和准确性。

2023年养老机器人行业市场调研报告

2023年养老机器人行业市场调研报告

2023年养老机器人行业市场调研报告随着我国老龄化加剧,养老机器人行业正在逐渐兴起。

养老机器人可以为老年人提供康复、陪伴、护理等多种服务,改善老年人的生活品质和精神状态,同时也减轻了养老人员的负担。

下面是一份养老机器人行业市场调研报告,希望对此行业有兴趣的人士有所帮助。

一、市场概况1.1 市场规模目前国内养老机器人市场仍处于初级阶段,市场规模相对较小。

根据市场研究机构的数据统计,2020年养老机器人市场规模约为10亿元人民币,预计至2025年市场规模将达到200亿元人民币。

1.2 市场分布目前养老机器人主要应用于医院、养老机构等场所,也有少量被个人家庭使用。

而从主要市场来看,广东、上海、北京等一线城市的养老机器人市场数量和质量较高。

1.3 市场竞争目前国内养老机器人行业竞争较为激烈,市场龙头企业包括海尔、迎创、优必选等。

此外,也有不少创业公司和初创企业试图进入这一领域。

二、发展前景2.1 营销推广目前,养老机器人行业市场规模较小,企业需要在销售、产品推广等方面进行努力。

企业需要切实了解客户需求,开展营销定位和适销对路的推广活动。

2.2 技术创新养老机器人行业需要不断追求技术创新。

目前,国内养老机器人多集中在智能走路、会说话等基础功能上,未来的方向应更注重智能化、自主学习能力等方面的提高。

2.3 竞争优势将自身产品做好,保有竞争优势,是养老机器人企业发展的关键。

有些养老机器人企业凭借自身的技术和先进设备做到了产品质量极致,同时,还顺应用户需求,增加了更多的应用场景,扩大了市场份额。

2.4 政策扶持政府在推进老年人服务行业发展方面,也对养老机器人行业给予了一定的支持。

此外,国家还推动制订了相关标准和规范,促使养老机器人行业更完善的发展。

三、市场主要产品3.1 智能陪护机器人智能陪护机器人监测老年人生理数据,帮助老年人处理日常生活中的一些问题,如睡眠、饮食等。

如迎创智能陪护机器人H2,可以采集心率、血压、血氧、体温等生理数据。

机器人在医疗康复中的应用研究

机器人在医疗康复中的应用研究

机器人在医疗康复中的应用研究近年来,由于人口老龄化、人们生活水平提高和疾病发病率增加等因素,医疗康复需求日益增长。

机器人技术作为一种创新的手段,正在逐渐应用于医疗康复领域,为人们的健康提供更好的服务。

一、机器人在康复治疗中的应用机器人技术具有高精度、高可靠性、高效率等特点,可以用于协助患者进行各种康复治疗。

机器人应用于康复治疗的具体场景包括:1.肌肉康复在瘫痪、肢体无力等病症的康复治疗中,机器人可以帮助患者进行力量训练、协调训练等,从而提高患者的肌肉力量、协调性和功能性。

2.神经康复机器人可以帮助患者进行神经训练、运动训练等,促进神经系统的恢复和功能的改善。

3.平衡康复在老年人、中风患者、晕厥患者等的康复治疗中,机器人可以帮助患者进行平衡训练,从而提高患者的平衡感和站立稳定性。

二、机器人在康复治疗中的优势相对于传统的康复治疗方式,机器人技术有以下优势:1.高效性机器人可以根据患者的实际情况进行自适应调整,从而提高治疗效果和训练效率。

2.精准性机器人具有高精度的定位和控制能力,可以对患者的身体状态进行精准识别和测量,从而更好地进行康复治疗。

3.安全性机器人有良好的安全保障措施,避免了人工康复治疗中出现意外和风险的可能性。

三、机器人在医疗康复中的研究方向机器人在医疗康复领域的发展,还存在一些需要解决的问题和困难。

因此,当前机器人在医疗康复中的研究方向主要包括:1.康复治疗专业化机器人技术需要与康复医学、运动学等学科进行深度融合,实现机器人在康复治疗中的专业化应用。

2.机器人智能化机器人需要具备更高的智能水平,能够更好地对患者的身体状态和情况进行分析和识别,为康复治疗提供更加智能化的技术手段。

3.机器人网络化机器人技术需要与网络技术进行深度整合,实现机器人之间的互动和联动,为患者提供更加完善的医疗康复服务。

四、机器人在医疗康复领域的前景和展望机器人技术在医疗康复领域的应用前景十分广阔。

未来,随着机器人技术的进一步发展和应用,我们可以期待以下方面的发展:1. 康复治疗的个性化机器人技术可以针对不同患者的不同病症,提供更加个性化、针对性的康复治疗手段,从而更好地满足患者的需求。

康复外骨骼机器人的研究现状及发展趋势探讨

康复外骨骼机器人的研究现状及发展趋势探讨

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。

医疗机器人技术的发展及应用前景

医疗机器人技术的发展及应用前景

医疗机器人技术的发展及应用前景随着人口老龄化和医疗需求的不断增加,医疗机器人技术正逐渐被广泛应用于医疗领域。

从手术机器人到陪护机器人,医疗机器人技术的发展不断推进,为人们的健康保障提供了更多的选择。

一、医疗机器人技术的发展历程医疗机器人技术的发展可以追溯到20世纪80年代,最初主要应用于手术领域。

2000年,美国食品和药品管理局首次批准了达芬奇手术机器人的上市销售,这标志着手术机器人的时代正式开启。

随着医疗机器人技术的不断发展,其领域也逐渐扩大到了更多的医疗应用上。

例如,智能床、护理机器人等。

此外,医疗机器人也可以协助医生进行疾病诊断、为患者提供康复和康护服务等。

二、医疗机器人技术的应用1. 手术机器人手术机器人作为医疗机器人技术的最早应用之一,已经在世界各地普及。

手术机器人正不断发展,许多机器人已经可以通过微创手术的方式操作,使患者的恢复时间更短。

2. 物流机器人医疗物流机器人的应用,可以将医院中物资的分拣、存储和输送等流程自动化,提高医疗服务效率。

例如,医疗物流机器人可以为医生输送药品、手术工具、病历等,同时提供准确的库存管理和物资跟踪功能。

3. 护理机器人护理机器人也是一种常用的医疗机器人,它可以协助护士进行床位清洁、测量体温、观测特定病情等任务,让护士能够腾出更多的时间关注患者的需求。

4. 康复机器人康复机器人也是一种常用的医疗机器人。

它可以为受伤或残疾的患者提供帮助,例如帮助肢体康复、拐杖辅助等。

康复机器人可以在控制方面提供不同水平的技术辅助,帮助患者恢复行动能力。

三、医疗机器人技术的前景医疗机器人技术的发展前景非常广阔。

首先,由于人口老龄化的加剧,患者数量的增加将要求医疗系统提供更多的服务和更高的效率,医疗机器人可以解决这些问题。

其次,医疗机器人技术的应用将改善医护人员的工作条件。

例如,通过将药物、病历等自动化处理,护士和医生可以将更多的时间花在对患者的关爱上。

最后,医疗机器人技术将推动医疗行业向更智能化、便捷化方向发展。

医疗机器人技术的现状及未来发展

医疗机器人技术的现状及未来发展

医疗机器人技术的现状及未来发展一、引言:医疗机器人技术的背景和价值医疗机器人技术作为现代医学的重要组成部分,是结合机械、电气和计算机科学等技术开发出的一种新型医疗设备。

它能够实现指导和辅助诊疗、手术,改善医疗工作效率、精度和安全性等效益,提高医护人员劳动质量和工作质量,为患者带来更高品质和安全性的医疗服务。

目前,全球医疗机器人技术正处在迅速发展的阶段,相关技术在神经外科、骨科、消化道外科、泌尿外科等领域都有广泛应用,同时还涉及到康复、急救、健康管理等多个领域。

未来,随着其技术不断成熟和市场需求的增长,医疗机器人的广泛应用将成为不可避免的趋势。

二、现状:医疗机器人技术的应用领域与发展瓶颈2.1 应用领域随着医疗机器人技术不断发展,其应用领域也越来越广泛。

在手术方面,医疗机器人比传统手术更加精细,创伤更少。

常见手术包括泌尿系统、消化道、神经外科等领域都可以使用机器人协助进行。

在康复方面,机器人可以在病人进行日常锻炼时协助和监控,以保证病程进展顺利,并且也可以帮助病人患肢的功能训练。

在急救方面,机器人可以实时监测患者指标并及时提供急救服务,同时还可以在无法人工操作的环境中进行急救。

在远程医疗方面,医疗机器人可以进行远程评估和治疗,为住在较远地区或不能离开家庭的患者提供便利的医疗服务。

在健康管理方面,机器人可以通过识别身体部位和测量生理指标来检测身体状况,为病情监测和预防提供信息支持。

2.2 发展瓶颈虽然医疗机器人技术在应用领域表现突出,但是也面临着许多发展瓶颈。

首先,机器人操作手感不如人手灵活,目前很难完全代替医生的手术经验和技能,进一步发展需要提高机器人的灵敏度和活动范围。

其次,机器人系统成本高,运营地点也需要进行防护和环境控制,对医院空间和经济造成压力。

最后,机器人技术缺乏标准化和规范,如何保证机器人的安全性、使用效果和适用范围成为技术和政策层面上需要解决的问题。

三、未来:医疗机器人技术的发展趋势与展望未来,医疗机器人技术可能会朝着以下方向发展:3.1 智能化趋势随着人工智能和数据分析技术的快速发展,医疗机器人将会越来越智能化,不仅能够进行更为准确的判定和诊断,还将具有自主学习和适应环境的能力。

手功能康复未来发展趋势


关节控制是将力矩按比例施加给手指上的每个关节,每根手指和每个关节都可以 分别控制,但是通常力矩的比例难以调节。
物体控制是控制手抓握物体的膨胀和缩小,这种方式简单,但是手指运动的范 围较小。 外骨骼方式可以直接控制每一个关节,减少反 常的手部姿势,但为了减小控制的复杂性,一 般会减少控制的关节数目和关节自由度,这被 认为是机器人康复装置训练之后并没有表现出 相对于传统训练方式优势的原因之一;
第一节:双手五个手指依次对应敲击;
第二节:双手食指、中指、无名指、 小拇指依次敲击该手的大拇指;
第三节:双手五个手指交叉抱拳;
第四节:双手五个手指依次伸出再 依次收回;
引起手功能障碍的原因
除了肌力、肌张力、关节活动度外,认知功能损伤也是手功能障碍的主要原因和表现;
◊ 骨骼与软组织损伤
骨折、腱病、烧(烫)伤等; 表现为关节活动度下降、肌力减退以及疼痛等,最终引起日常生活活动能力受限;
◊ 限制-诱导运动疗法
由Edward Taub发展 并应用,通过集中强 化的塑性技术、行为 技术,同时限制健侧 肢的使用克服患侧习 得性失用,达到脑功 能重组的目的;
◊ 双侧上肢训练(BATR)
由Mudie和Matyas在 1996年提出,较传统 的神经发育疗法能更 大程度的改善患侧手 与上肢功能的运动功 能;
手功能康复
羿生TM
手与手功能
拥有全身54%功能的双手是人类发展最本质的“工具”;
感觉功能
浅感觉、深感觉、复合感觉 精细感觉功能:痛温觉、震动觉、实体觉、两点辨别觉等;
“手功能”
运动功能
单手指屈伸、内收外展、集团屈曲及集团伸展、球形抓握、 柱状抓握等各类抓握、拇指配合下的对指、侧捏等;
功能性活动

可穿戴下肢外骨骼康复机器人研究现状与发展趋势

0引言科学技术的发展和医疗水平提高的同时,人均寿命延长,社会老龄群体和运动功能障碍患者数量逐年上升,对辅助运动和运动功能恢复的需求随之增大。

除了初期的康复治疗外,后期借助辅助医疗设备进行康复训练具有重大意义。

传统的治疗手段是由具有一定经验的康复医师一对一地对患者进行康复训练,该方法治疗效果好,但受康复医师人力所限,治疗成本高,治疗的时间、地点受限,通常不能达到预期效果。

为此,国内外医疗机构通常选用医疗机器人代替治疗师进行康复训练,这样不仅降低成本、提高治疗效果,还可以为患者提供安全可靠的治疗方案和手段[1]。

传统大型康复器械通常体积大、不可移动、训练模式单一、环境枯燥。

可穿戴下肢外骨骼康复机器人是机械、电子、人机交互、仿生学等交叉融合的学科,穿戴于患者肢体上,通过检测穿戴者的运动意图,辅助并保护其进行康复训练的智能化、机械化康复设备。

可穿戴下肢外骨骼康复机器人弥补了传统治疗方式的不足,摆脱了悬挂式等大型康复设备的场地局限性,备受社会关注[2]。

本文主要介绍可穿戴下肢外骨骼康复机器人的研究状况,论述其关键技术,展望其发展方向。

1国内外研究现状1.1国外研究现状康复医疗机器人最早始于1890年俄罗斯人Yagn[3]设计的世界第一个增强跑跳能力的下肢外骨骼装置———Assistead-walking Device。

1965年,美国通用电气公司与康奈尔大学研制了全身外骨骼试验样机Hardiman[4-5]。

20世纪70年代初,南斯拉夫人Vukobratovic[6]系统性地提出了下肢动力外骨骼设计理论与方法,并研制出具有骨盆扭转补偿功能的电可穿戴下肢外骨骼康复机器人研究现状与发展趋势李龙飞1,朱凌云1,2*,苟向锋1,2(1.天津工业大学机械工程学院,天津300387;2.天津市现代机电装备技术重点实验室,天津300387)[摘要]介绍了国内外可穿戴下肢外骨骼康复机器人的研究现状,指出了该领域目前研究的热点问题。

认识康复机器人实训报告

一、引言随着科技的飞速发展,机器人技术在各个领域得到了广泛应用。

康复机器人作为机器人技术的一个重要分支,近年来在我国逐渐兴起。

为了更好地了解康复机器人的技术原理、应用领域和发展趋势,我们开展了康复机器人实训。

本文将对实训过程进行总结,并对康复机器人的未来发展进行展望。

二、实训内容1. 康复机器人概述首先,我们对康复机器人进行了全面了解。

康复机器人是一种集成了传感器、执行器、控制系统等部件的智能设备,主要用于帮助患者进行康复训练。

与传统康复训练方法相比,康复机器人具有以下优势:(1)个性化:可根据患者的具体需求制定个性化的康复训练方案。

(2)精准化:机器人能够精确控制患者的运动轨迹,提高康复训练的准确性。

(3)智能化:机器人可自动调整训练强度和频率,提高康复训练的效率。

2. 康复机器人技术原理在实训过程中,我们学习了康复机器人的技术原理。

康复机器人主要由以下三个部分组成:(1)传感系统:用于实时监测患者的运动状态,如位置、速度、角度等。

(2)控制系统:根据传感系统收集到的数据,对执行器进行控制,实现康复训练。

(3)执行器:负责执行康复训练动作,如关节活动、肌肉拉伸等。

3. 康复机器人应用领域康复机器人在多个领域得到了广泛应用,主要包括:(1)神经系统康复:如脑卒中、帕金森病、脊髓损伤等。

(2)骨科康复:如骨折、关节置换、关节损伤等。

(3)康复评估:如肌力、关节活动度、平衡能力等。

4. 康复机器人发展现状及趋势康复机器人作为一项新兴技术,在我国发展迅速。

目前,我国康复机器人市场主要集中在以下方面:(1)产品种类丰富:从简单的关节活动辅助机器人到复杂的全身康复机器人,产品种类日益丰富。

(2)技术不断突破:传感器技术、控制系统、驱动系统等方面的技术不断取得突破。

(3)商业化进程加快:越来越多的企业开始关注康复机器人市场,商业化进程不断加快。

未来,康复机器人发展趋势如下:(1)适应范围拓宽:从上肢、下肢、关节、手部等部位,逐步扩展到脊柱、心脏等部位。

机器人在医疗康复中的作用

机器人在医疗康复中的作用近年来,随着科技的不断进步和应用,机器人在医疗康复中的作用逐渐受到重视和广泛应用。

机器人作为一种先进的技术手段,不仅可以提供有效的康复训练,还能与医护人员合作,为患者提供精准的康复治疗。

本文将探讨机器人在医疗康复中的具体作用和意义。

一、机器人在康复治疗中的应用机器人在医疗康复中的应用涉及多个方面,例如运动功能康复、言语功能康复、认知功能康复等。

在运动功能康复方面,机器人可以通过运动训练等方式,帮助患者恢复丧失的运动功能。

机器人的高精度和强大的计算能力,能够准确记录患者的运动数据,并根据个体情况进行个性化的康复计划制定。

在言语功能康复中,机器人可以通过语音交互和语音模拟等方式,帮助患者进行言语训练,提高口腔肌肉的灵活性和语言表达能力。

在认知功能康复中,机器人可以通过计算能力和人工智能技术,为患者提供认知训练和辅助记忆功能,帮助患者提高认知能力和生活自理能力。

二、机器人在医疗康复中的优势相比传统康复方法,机器人在医疗康复中具有很多优势。

首先,机器人可以提供精准、一对一的康复治疗。

传统康复需要护士或医生亲自进行指导,但由于人力资源有限,很难实现个体化、精准化的康复训练。

而机器人具有高度可编程性和个性化设置功能,能够根据患者的具体情况进行康复训练,提供更好的治疗效果。

此外,机器人还能够持续记录患者的康复数据和进展情况,为医护人员提供更多参考和决策依据。

另外,机器人在康复训练中减轻医护人员的负担,提高康复效率。

康复训练通常需要医护人员全程陪同并进行康复指导,但是医护人员数量有限,往往难以满足患者的需求。

机器人可以承担一部分康复训练的工作,减轻医护人员负担,提高康复效率。

此外,机器人的高效率和长时间工作能力,使其可以为患者提供更充分的康复训练和服务。

三、机器人在医疗康复中的发展前景目前,机器人在医疗康复中的应用还处于初级阶段,但随着科技的进一步发展和应用,机器人在医疗康复领域的发展前景非常广阔。

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康复机器人发展状况 定义:机器人是一种通过编程,可以自动完成一定操作或移动作业的机械装置。 我国科学家对机器人的定义是:“机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器”。 康复机器人作为医疗机器人的一个重要分支,它的研究贯穿了康复医学、生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域,已经成为了国际机器人领域的一个研究热点。目前,康复机器人已经广泛地应用到康复护理、假肢和康复治疗等方面,这不仅促进了康复医学的发展,也带动了相关领域的新技术和新理论的发展。 康复机器人是工业机器人和医用机器人的结合。20 世纪80 年代是康复机器人研究的起步阶段,美国、英国和加拿大在康复机器人方面的研究处于世界的领先地位。1990 年以前全球的56 个研究中心分布在5 个工业区内:北美、英联邦、加拿大、欧洲大陆和斯堪的纳维亚半岛及日本。1990 年以后康复机器人的研究进入到全面发展时期。目前,康复机器人的研究主要集中在康复机械手、医院机器人系统、智能轮椅、假肢和康复治疗机器人等几个方面。 近年来,机器人技术的应用正在逐步由现有的生产领域向更为广泛的人类生活领域拓展,高度智能化的机器人技术开始向人类在教育、环境、社会服务、医疗等领域所面临的种种问题发起挑战,小型化、轻量化且更加接近实用的人工智能机器人不断地被开发研制出来。同时,人们也对机器人技术的未来发展充满了期待。 2.8.1 国内外的研究现状

发展趋势主要有两个突出的特点:一个是在横向上,机器人的应用领域在不断扩大,机器人的种类日趋增多;另一个是在纵向上, 机器人的性能不断提高,并逐步向智能化方向发展。其重心从制造业向非制造业,从第二产业向第一产业和第三产业转移。尤其是在医疗领域得到了飞速的发展。医用机器人已经成为国际机器人领域的一个前沿研究热点。医用机器人主要包括外科手术机器人、康复机器人和医院服务机器人等,其中机器人用于康复领域包括助残和老人看护等,是解决残疾人及老年人生活质量,使他们不依赖别人,能够独立活动的有效技术手段。 该领域的研究主要包括康复机械手、智能轮椅、服务机器人,以及家庭和单位之间的交互设备及智能控制界面等。 康复机械手等的研究主要分布在北美、英联邦、加拿大、欧洲大陆及日本,按机械臂的安装位置划分康复机械手可分为3类:1)基于桌面工作站的机械手。这种机械手安装在一个彻底结构化的控制平台上,在固定的空间内操作。目前此类机器人已经达到了实用化,如法国CEA公司开发的MASTER系统、美国Tolfa Cor2poration开发的DEVAR系统,以及英国Oxford Intelligent Machines Ltd.开发的RAID 系统等。2)基于轮椅的机械手。这种机械手安装在轮椅上,因轮椅的移动而扩大机械手的操作范围,同时由于安装机座的改变导致了机械手刚性下降和抓取精度降低,而且这种机械手只适用于那些可以用轮椅的患者。KARES 系统就是一种基于轮椅的机械手系统,在电动轮椅上安装了一个六自由度的机械手,另外有意大利的TGR SRL公司生产了一种结合轮椅与小车结构的智能轮Explorer(图1)。3)基于移动机器人的机械手。这类机械手是目前最先进的康复

图1轮椅上的MANUS机械手 机械手,这种机械手安装在移动机器人或者是自主或半自主的小车上从而适于更多的患者使用,同时扩大了机械手活动空间并提高了抓取精度。S.Tachi等人在MIT日本实验室研制了一种移动式康复机器人MELDOG,作为“导盲狗”以帮助盲人完成操作和搬运物体的任务。法国Evry 大学研制了一种移动式康复机器人ARPH,使用者可以从工作站实施远程控制,使移动机器人实现定位和抓取操作。 作为医工结合产物的四肢康复设备,特别是护理机械手,目前国内在该领域进行研究的几乎是空白,主要有清华大学、上海交通大学、复旦大学、哈尔滨工业大学等。就手臂康复设备而言,产品功能单一,其应用范围仅限于局部关节,即腕关节,肘关节和肩关节的康复是由单独的器械完成的,没有能够实现整个手臂各个关节康复的集成产品;而且,现有产品的智能化程度并不高,自动化程度较高的医疗设备大多数为进口设备,成本较高。

康复机器人是工业机器人和医用机器人的结合。第一次尝试把为残疾人服务的机器人系统产品化是在20 世纪的60 年代到70 年代。实践证明这些尝试都失败了,其主要有2个方面原因:其一是设计的不理想,尤其是人机接口;另一个不是技术的原因,而是因为单价太高导致了康复机器人产品化的失败。20 世纪80 年代是康复机器人研究的起步阶段,美国、英国和加拿大在康复机器人方面的研究处于世界的领先地位。1990 年以前全球的56 个研究中心分布在5 个工业区内:北美、英联邦、加拿大、欧洲大陆和斯堪的纳维亚半岛及日本。1990 年以后康复机器人的研究进入到全面发展时期。目前,康复机器人的研究主要集中在康复机械手、医院机器人系统、智能轮椅、假肢和康复治疗机器人等几个方面。

康复器械的最终目标是恢复人体肌体组织的运动机能,实现肌体组织的自然化动作。基于此目标,该领域的研究主要沿着两个方向:一个方向是功能电刺激,另一个方向是肌电信号控制。前者是利用电压或电流等电信号刺激神经肌肉,使丧失神经控制的肌肉产生收缩,达到康复治疗和功能重建的目的;后者是利用分离的肌群电信号(肌电信号)控制康复器械,使其能够具有与肢体相同的对外界刺激的反应能力和对脑神经信号的识别和处理能力,模拟肢体动作,实现肢体的康复治疗.在功能电刺激系统的研究开发方面,由于电刺激参数与肌肉收缩力(位移)的关系(即募集曲线)这一重要的基本理论问题还处在探索阶段,使得该系统的应用受到了很大的限制.相对而言,肌电信号的采集处理已经有比较高的识别率(单一动作的识别率可达到95% 以上 )。因而,大量的研究工作倾向于肌电信号控制方面.目前,国内在该领域进行研究的主要有清华大学、上海交通大学、复旦大学、哈尔滨工业大学等。其中,上海交通大学和复旦大学合作展开了“神经的运动控制与控制信息源的研究”。其研究目的是提取神经信息,利用神经信息来控制电子假手。目前,七个自由度假手模拟装置已设计完成,神经信息的提取正在进行动物试验,信息的整合与控制电路的设计进展顺利。

2.8.2 机器人技术在康复辅具行业的研究目的和意义 2.8.2.1 社会需求 据统计,我国60岁以上的老年人已有1.2亿,占全国人口的10%.伴随老龄化过程中明显的生理衰退就是老年人四肢的灵活性不断下降,进而对日常的生活产生了种种不利的影响。此外,由于各种疾病而引起的肢体运动性障碍的病人也在显著增加。与之相对的是,通过人工或简单的医疗设备进行的康复理疗,已经远不能满足患者的要求.随着国民经济的发展,这个特殊群体已得到更多人的关注,治疗、康复和服务于他们的产品技术和质量也在相应地提高.因此,服务于四肢的康复设备的研究和应用有着广阔的发展前景。 2.8.2.2 多项技术发展的要求 近年来,随着传统机械学、传感技术、生物医学、智能控制技术、计算机技术及其他新兴技术的迅速发展,给生物医学工程领域的医用机器人技术带来了高速发展的契机,促进了医用领域的设备自动化和机器人化。医用机器人结合了多个学科最新研究和发展的成果,应用于医学诊疗,康复等相关的医学领域。其中,康复机器人占据相当大的比例,如各种假肢、矫形器及用于恢复四肢功能性障碍的康复辅助医疗设备。 2.8.2.3 社会发展的必然趋势 作为医工结合产物的四肢康复设备的研究起步较晚。就手臂康复设备而言,产品功能单一,其应用范围仅限于局部关节,即腕关节,肘关节和肩关节的康复是由单独的器械完成的,没有能够实现整个手臂各个关节康复的集成产品;而且,现有产品的智能化程度并不高。目前,我国医疗设备自动化程度较高的大多数为进口设备,成本较高。因此,随着科学技术的发展,该领域技术研究的深入,康复设备的国产化具有必然性及可行性。 2.8.2.4 未来机器人技术在康复辅具行业的发展趋势 随着康复医学的发展和相关技术的进步,机器人技术将深入到医学康复的更多领域,包括在人体的四肢和器官结构和功能上的重建、助残、康复治疗以及职业技能训练等诸多层面。鉴于康复机器人的应用背景,康复机器人需要满足安全性、有效性和舒适性的要求。安全性体现了安全第一的设计准则;有效性体现了康复机器人的设计目的;舒适性则是面向应用的关键因素。康复机器人技术经过了40 多年的发展,其未来发展呈现出以下几个趋势: (1)先进的机器人技术广泛应用到康复领域 各种先进的机器人技术广泛地应用到康复领域是康复机器人发展最直接的推动力。轻型臂和灵巧手在灵巧性、柔顺性和动态响应特性等方面要远远优于现有的康复机器人的手臂和手爪,它们应用到康复领域将会极大地提高康复机械手和假肢的操作能力和控制水平;目前传感技术、导航技术和避障技术等移动机器人技术已经开始应用于康复领域,它们在康复机械手、医院机器人系统和智能轮椅等领域的应用将会增强康复机器人的自制能力、扩大患者的作用空间;计算机技术和虚拟现实技术已经在康复治疗机器人中得到应用。另外随着各种先进的机器人控制技术、人机接口技术、电子产品集成技术、遥控操作技术、微驱动与微操作技术等引入到康复领域,康复机器人的技术水平将会迅速得到提高。

(2)康复理论的发展催生新的康复机器人 康复机器人的产生和发展有赖于康复理论的发展,而康复机器人的临床实践又检验了康复理论的正确性并推动着康复理论的发展。用于运动学习方面的康复治疗机器人的发展

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