康复诊疗机器人ppt课件
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的机械手，能够帮助行动不便的老人和残 疾人独立的行动。
2019/9/5
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（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机械手， 这种机械手安装在移动的机器人或者半自 主的小车上从而适用于更多的患者使用， 同时扩大了机械手的活动空间并提高了抓 取的精度。
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• S. Tachi 等人在 MIT 日本实验室研制了一种 移动式康复机器人 MELDOG6 ，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 ARPH7，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工作。
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2
• 康复机器人是康复设备的一种类型，其中 以欧美和日本的成果最为显著。在我国康 复医学工程虽然得到了普遍的重视，而康 复机器人研究仍处于起步阶段，一些简单 康复器械远远不能满足市场对智能化、人 机工程化的康复机器人的需求，有待进一 步的研究和发展。
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康复机器人的种类
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• 当人的肢体受外伤烧伤或做手术后，由于 受伤组织的皮肤、韧带和肌肉失去弹性而 导致肢体运动的速度和范围受到限制。生 物力学或生物物理化学类型的应用就是使 用机器人系统来打破受伤肢体的运动范围。
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• 从现有文献及临床需要来看，今后上肢康 复机器人系统的研究可能集中在以下几个 方面：
• 1. 康复医疗机器人系统设计 • 2. 控制策略与运动模式的设计 • 3. 力反馈 • 4. 安全机制 • 5. 康复效果的评价机制
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相关研究课题举例
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17
• 本上肢康复训练机器人用于中风偏瘫患者 的康复训练。
• 采用穿戴式外骨骼设计，由气动驱动。
• 该机器人既能直接准确地模拟手臂的各种 运动，又能利用患者的一侧健康手臂自主 运动信息直接驱动患者另一侧患肢作随动 康复运动。
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步行康复训练机器人
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• 近 年 来 减 重 步 行 训 在 临床上 的应 用越 开越 广泛 ． 它 主要是用减重 吊带使患者 步行 时下肢 负重减少 ，借助 于运 动 平板
进行步行能力训练。在训练时一般需要两 名治疗师 ．一名 帮助患者 腿摆动 、 支撑 期 患足跟 着地 ． 防止 支撑期膝 过 伸 。另 一名帮助患 者进行 身体重 心转移 、 髋 伸 展 、 骨盆旋转 ， 并保持患 者躯 干的直立。
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• 陆伟等人设计并制作了一种新型的柔性三 维力／温度触觉传感器阵列。三维力和温 度传感器采用新型的柔性力学敏感和温度 敏感材料，凹凸状交替排布组成柔性触觉 传感器阵列。该柔性三维力／温度触觉传 感器阵列具备同时检测三维力和温度的功 能，可应用于机器人手指等部位。
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• 自 2 0世纪 9 0年代初 以来 ． 国内外 多家研 究机 构利用机 器人技术相 继开展 了代替 理疗师辅 助 患者 自动完成减重步行康复训 练的设备 利 用这种康复训练 机器人进行步 行康复训练 ．不仅减轻 了治 疗师 的工作强 度，而且步行 训练参数重 复性好 ， 时相 指标可 以准确设 定 ，能够 有效加快康复进 程 ， 提高疗效 。
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新型柔性三维力／温度触觉传感器 阵列设
• 随着智能机器人广泛的应用于人体健康、 体育训练、康复医疗、生物等诸多领域， 传感器的多功能化成为传感器发展的趋势。
• Alirezaei等人利用压力敏感导电橡胶研制了 应用于机器人关节部位能实现柔性变形的 触觉分布式传感。
• Hidekuni等人利用硅IC的柔性变形技术设计 了具有压力、硬度和温度分布敏感的集成 式触觉传感器阵列。
• 这种机器人是安装在轮椅上的，是因为轮 椅的移动扩大了机械手的工作范围，同时 由于安装基座的改变致使机械手的刚性下 降和抓取精度的降低，这种机械手也只是 用于用于轮椅的患者，这是一点不足。
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• 这种机械手已经成为面向应用的流行设计， KARES5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
康复诊疗机器人
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背景
• 随着机器人技术和康复医学的发展，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，仅日本 机器人市场，2010 年上升到 大约1，050， 000 美元，其增长率在机器人的所有应用领 域中占据首位。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。
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康复机械手的研究现状
3 类： • （1）基于桌面的机械手 • （2）基于轮椅的机械手。 • （3）基于移动机器人的机械手。
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（1）基于桌面的机械手
• 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，具有足够自由 度的串联机器人再配上适合残疾人使用的 人机界面是这种机器人典型的设计模式。
• 1辅助型康复机器人
主要是帮助肢体运动有困难的患者完成各种动作， 该类产品有机器人轮椅、机器人护士、机器人假 肢、机械外骨骼等。
• 2康复训练机器人
主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训 练，该类产品有行走训练、手臂运动训练、脊椎 运动训练等。
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• 目前，康复机器人的研究主要集中在康复 机械手和康复治疗机器人等几个方面
20wenku.baidu.com9/9/5
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• 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、美国的 Tolfa Corportion 开发的 DEVAR 系统，以及 英国的 OxfordIntelligent Machines Ltd.开发 的 RAID 系统等。
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（2）基于轮椅的机械手。
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• 这种机械手系统都是需要由视觉、灵巧操 作、运动、传感、导航及系统控制等电子
系统组成，要求比较高，价格也是相对的 比较昂贵。
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康复治疗机器人研究现状
• 康复治疗机器人是康复医学和机器人技术 的完美结合，不再把机器人当作辅助患者 的工具，而是把机器人和计算机当作提高 临床康复效率的新型治疗工具。康复治疗 机器人在医疗实践上主要是用于恢复患者 肢体运动系统的功能。
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（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机械手， 这种机械手安装在移动的机器人或者半自 主的小车上从而适用于更多的患者使用， 同时扩大了机械手的活动空间并提高了抓 取的精度。
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• S. Tachi 等人在 MIT 日本实验室研制了一种 移动式康复机器人 MELDOG6 ，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 ARPH7，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工作。
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• 康复机器人是康复设备的一种类型，其中 以欧美和日本的成果最为显著。在我国康 复医学工程虽然得到了普遍的重视，而康 复机器人研究仍处于起步阶段，一些简单 康复器械远远不能满足市场对智能化、人 机工程化的康复机器人的需求，有待进一 步的研究和发展。
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康复机器人的种类
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• 当人的肢体受外伤烧伤或做手术后，由于 受伤组织的皮肤、韧带和肌肉失去弹性而 导致肢体运动的速度和范围受到限制。生 物力学或生物物理化学类型的应用就是使 用机器人系统来打破受伤肢体的运动范围。
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• 从现有文献及临床需要来看，今后上肢康 复机器人系统的研究可能集中在以下几个 方面：
• 1. 康复医疗机器人系统设计 • 2. 控制策略与运动模式的设计 • 3. 力反馈 • 4. 安全机制 • 5. 康复效果的评价机制
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相关研究课题举例
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• 本上肢康复训练机器人用于中风偏瘫患者 的康复训练。
• 采用穿戴式外骨骼设计，由气动驱动。
• 该机器人既能直接准确地模拟手臂的各种 运动，又能利用患者的一侧健康手臂自主 运动信息直接驱动患者另一侧患肢作随动 康复运动。
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步行康复训练机器人
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• 近 年 来 减 重 步 行 训 在 临床上 的应 用越 开越 广泛 ． 它 主要是用减重 吊带使患者 步行 时下肢 负重减少 ，借助 于运 动 平板
进行步行能力训练。在训练时一般需要两 名治疗师 ．一名 帮助患者 腿摆动 、 支撑 期 患足跟 着地 ． 防止 支撑期膝 过 伸 。另 一名帮助患 者进行 身体重 心转移 、 髋 伸 展 、 骨盆旋转 ， 并保持患 者躯 干的直立。
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• 陆伟等人设计并制作了一种新型的柔性三 维力／温度触觉传感器阵列。三维力和温 度传感器采用新型的柔性力学敏感和温度 敏感材料，凹凸状交替排布组成柔性触觉 传感器阵列。该柔性三维力／温度触觉传 感器阵列具备同时检测三维力和温度的功 能，可应用于机器人手指等部位。
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• 自 2 0世纪 9 0年代初 以来 ． 国内外 多家研 究机 构利用机 器人技术相 继开展 了代替 理疗师辅 助 患者 自动完成减重步行康复训 练的设备 利 用这种康复训练 机器人进行步 行康复训练 ．不仅减轻 了治 疗师 的工作强 度，而且步行 训练参数重 复性好 ， 时相 指标可 以准确设 定 ，能够 有效加快康复进 程 ， 提高疗效 。
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新型柔性三维力／温度触觉传感器 阵列设
• 随着智能机器人广泛的应用于人体健康、 体育训练、康复医疗、生物等诸多领域， 传感器的多功能化成为传感器发展的趋势。
• Alirezaei等人利用压力敏感导电橡胶研制了 应用于机器人关节部位能实现柔性变形的 触觉分布式传感。
• Hidekuni等人利用硅IC的柔性变形技术设计 了具有压力、硬度和温度分布敏感的集成 式触觉传感器阵列。
• 这种机器人是安装在轮椅上的，是因为轮 椅的移动扩大了机械手的工作范围，同时 由于安装基座的改变致使机械手的刚性下 降和抓取精度的降低，这种机械手也只是 用于用于轮椅的患者，这是一点不足。
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• 这种机械手已经成为面向应用的流行设计， KARES5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
康复诊疗机器人
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背景
• 随着机器人技术和康复医学的发展，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，仅日本 机器人市场，2010 年上升到 大约1，050， 000 美元，其增长率在机器人的所有应用领 域中占据首位。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。
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康复机械手的研究现状
3 类： • （1）基于桌面的机械手 • （2）基于轮椅的机械手。 • （3）基于移动机器人的机械手。
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（1）基于桌面的机械手
• 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，具有足够自由 度的串联机器人再配上适合残疾人使用的 人机界面是这种机器人典型的设计模式。
• 1辅助型康复机器人
主要是帮助肢体运动有困难的患者完成各种动作， 该类产品有机器人轮椅、机器人护士、机器人假 肢、机械外骨骼等。
• 2康复训练机器人
主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训 练，该类产品有行走训练、手臂运动训练、脊椎 运动训练等。
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• 目前，康复机器人的研究主要集中在康复 机械手和康复治疗机器人等几个方面
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• 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、美国的 Tolfa Corportion 开发的 DEVAR 系统，以及 英国的 OxfordIntelligent Machines Ltd.开发 的 RAID 系统等。
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（2）基于轮椅的机械手。
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• 这种机械手系统都是需要由视觉、灵巧操 作、运动、传感、导航及系统控制等电子
系统组成，要求比较高，价格也是相对的 比较昂贵。
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康复治疗机器人研究现状
• 康复治疗机器人是康复医学和机器人技术 的完美结合，不再把机器人当作辅助患者 的工具，而是把机器人和计算机当作提高 临床康复效率的新型治疗工具。康复治疗 机器人在医疗实践上主要是用于恢复患者 肢体运动系统的功能。