康复机器人知识分享
第十七章 康复机器人辅助治疗
从大脑获取与外界通信信息的全新人机接口方式 直接连接大脑和外部环境 通过主动意图识别、帮助病人进行主动康复训练 设定的不同模式进行康复训练 利用虚拟现实技术进行视觉反馈
第三节 下肢康复机器人辅助训练
第三节 下肢康复机器人辅助训练
一、概述
1.定义 2.发展现状 3.分类
第二节 上肢康复机器人辅助训练
2.训练方法
运动模式 分期训练 关节组合模式
第二节 上肢康复机器人辅助训练
运动模式
被动运动 助动运动 主动运动
•自由运动 •抗阻运动 •扰力运动
第二节 上肢康复机器人辅助训练
分期训练
康复治疗需针对病人的具体情况制订训练方案 不同时期需要采用不同的康复方法进行渐进式治疗 急性期，重点是预防关节挛缩及提供适宜感觉刺激 亚急性期，诱导关节的分离运动和抑制异常的运动模式 慢性期，机器人辅助的任务特异性主动运动
第一节 概述
第一节 概述
一、康复机器人的概念
1. 定义 2. 分类 3. 康复机器人的优势 4. 发展趋势 5. 医学理论依据
第一节 概述
1.定义
医疗机器人的一个重要分支 利用智能化、自动化技术和器械辅助病人进行康复治
疗、护理和日常生活的高科技产品 涉及到康复医学、生物力学、机械学、机械力学、电
第二节 上肢康复机器人辅助训练
2.发展历程
MIT-MANUS训练系统 MIME（mirro-image motion enabler, MIME） 手-物体-手系统（hand-object-hand system） ARM-Guide（assisted rehabilitation and
第二节 上肢康复机器人辅助训练
康复机器人技术在康复中的应用
康复机器人技术在康复中的应用康复机器人技术是指将机器人技术应用于医疗康复领域，为需要康复治疗的患者提供辅助康复训练和治疗服务。
康复机器人具备高度的智能化和自动化特点，能够通过模拟人体动作和肌肉活动，帮助患者恢复四肢功能，提高日常生活能力，改善生活质量。
本文将对康复机器人技术在康复中的应用进行探讨。
一、康复机器人技术的种类及原理康复机器人技术包括下肢康复机器人、上肢康复机器人、步态康复机器人等。
这些机器人主要依靠机械结构、传动系统、智能控制系统等技术，通过感知身体运动、分析数据、实施动作等功能，帮助患者进行康复训练和治疗。
1. 下肢康复机器人下肢康复机器人主要应用于下肢功能障碍的患者康复治疗。
它可以通过内置的传感器感知患者的动作和力度，实时监测身体的运动状态，同时根据患者的康复需求提供相应的支持或阻力。
例如，对于行走困难的人，下肢康复机器人可以帮助他们完成膝关节、髋关节等关节的活动，加强肌肉的力量和稳定性。
2. 上肢康复机器人上肢康复机器人主要应用于上肢功能障碍的患者康复治疗。
它可以通过智能控制系统准确地模拟人体上肢的各种动作，帮助患者进行力量训练、运动协调等康复训练。
同时，上肢康复机器人还可以提供实时反馈，帮助患者掌握正确的动作技巧，加速康复进程。
3. 步态康复机器人步态康复机器人主要应用于下肢功能障碍的患者康复治疗。
它可以通过智能控制系统模拟人体正常的步态，并根据患者的特殊需求进行调整。
步态康复机器人不仅可以帮助患者进行步态模拟训练，还可以通过实时调整步态参数，提供恰当的支持和阻力，帮助患者恢复正常的行走能力。
二、康复机器人技术的优势康复机器人技术在康复治疗中有着显著的优势，主要表现在以下几个方面：1. 个性化治疗康复机器人技术可以根据患者的病情和康复需求，进行个性化的治疗方案。
通过对患者进行初步评估，机器人可以根据患者的身体特点和康复目标，选择合适的训练参数和康复模式，推动患者的快速康复。
2. 精确度高康复机器人技术通过内置的传感器和智能控制系统，可以实时监测和分析患者的运动状态，提供精确的运动支持和协调。
康复机器人概述
ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００１—１２４２．２０１５．０４．０２４ １ 北京 大学第 一医院康复医学科 ，北 京市西城 区西什库大街 ８号，１０００３４；２ 通讯作者 作者 简介 ：周媛 ，女 ，博士研 究生 ；收稿 日期 ：２０１４—０３．１８
２ 康 复 机 器 人 的 分 类 现有 的康复 机器人可 以从不 同角度进行 分类 。按 照功
能 目的可粗 略的分为 ：辅助／替代型 和训练／治疗 型等 。按照 其针 对 的躯体 部位 ，可分 为上肢机器人 、下 肢机器人 和手部 机器人 ；按照人机结合 的方式 ，可分为外骨骼式和嵌合式 ；按 照其 移动方式 ，可分 为固定式和移动式 。 ２．１ 辅助／替代 型机器人
配机器手 臂”机 器手 ，可在水平 面 内移动 ，有结 构轻便 、响应 快的特点 ，是许 多康复机器人项 目的基础 。上述两类有代表 性的机器人都存在着与环境整合 不理想的问题 。
床旁 机器 人 的典 型代 表是 Ｈａｎｄｙｌ，是 目前 销量 最大 的 康 复机器 人之一 。Ｈａｎｄｙ１设 计 的初衷 是给残 障人士 喂食 ， 近来 也逐渐开 发出盥洗 、剃须 、化妆 等功能 。与其功能相 类 的 还 有 Ｗｉｎｓｆｏｒｄ ｆｅｅｄｅｒ （ＲＴＤ—ＡＲＣ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ， ｕｓ）、 ＭｙＳｐｏｏｎ （Ｓｅｃｏｍ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）和 Ｎｅａｔｅｒ Ｅａｔｅｒ （Ｂｕｘｔｏｎ，ＵＫ）等 。此类 机器 人系统 为有特 殊需 求的 人们 提 供了较大 的自主性 ，使他 们增 加了融人到“正常”环境 中的机 会 。 ２．１．２ 移 动式机器人 ：移 动式机器人 包括智 能轮椅 、轮椅 机 器人和 自动机器人 。智 能轮椅 能够 自动获取外 界地 标 ，以确 定 自身位置 和移动路 线 。代 表产 品有 Ｗｈｅｅｌｅｓｌｅｙ机 器人 轮 椅系统 、ＰａｍＡｉｄ及其衍 生产品 Ｇｕｉｄｏ机器人助 步器 】。轮 椅 机 器人 是安 装在 轮椅 上 的机 械手 ，以 Ｍａｎｕｓ和 Ｒａｐｔｏｒ为代 表 。前 者是具有 ７个 自由度 的机械手 ，具有 良好 的纵 向活动 度并 能紧密折叠 后置 于轮 椅侧 面 １；后 者的设计 与 Ｍａｒｉｕｓ相 类 ，但是 以牺牲 ３个 自由度 为代价 ，将 价格 降为 Ｍａｎｕｓ的 １／ ３。 自动机 器人种类较少 ，代表 是移 动作业辅 助机器人 （Ｍｏ． ｂｉｌｅ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ Ｒｏｂｏｔ，ＭｏＶＡＲ）系统 、凯斯 特康复 工 程 系 统 （ＫＡＩＳＴ Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ， ＫＡＲＥＳ）ＩＩ，以及 Ｗｅｓｓｅｘ机器人 。ＭｏＶＡＲ系统 是带 轮子 的 ＤｅＶＡＲ机器人 ，并 配有摄像头及 周边 地图 ，可以在仪表盘 上 的显示器 中给 出反馈 。ＫＡＲＥＳ Ⅱ系统 的设 计探 索 了多种 控制模 式 ，包括视觉伺 服 、眼控 鼠标 、触觉 包 ，以及远程控 制 的机械手 。Ｗｅｓｓｅｘ机器人是一种可 移动 式家用机器人 ，旨在 满 足家居生 活中在多个房 间内频繁移动 的需求 。 ２．１．３ 智能假 肢 和支具 ：采 用 自动 控制技 术 的假 肢／支 具被 称为智 能假 肢伎 具 。 目前较成 熟 的智 能假肢 产 品有 Ｕｔａｈ／ ＭＩＴ人 工臂 ，其设计 涵盖 了 自肩 关节 至腕关节 的上肢全长 ， 末端连接装饰性义手或钩形设备 ；分级 电控假肢手南安普敦 手 ，可以模 拟真实的人手进行 多个 轴向的活动 ；以及 以南安 普顿手ｉ４１和爱丁堡 臂系统 １为基础 的复合上 肢高使用性 全组
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
医疗机器人的康复辅助技术
医疗机器人的康复辅助技术随着科技的不断进步，医疗机器人已经逐渐成为现实，为医疗行业带来了巨大的变革。
其中之一就是医疗机器人的康复辅助技术，它在康复治疗领域发挥着重要作用。
本文将介绍医疗机器人的康复辅助技术及其优势，以及它在康复治疗中的具体应用。
一、医疗机器人的康复辅助技术概述医疗机器人的康复辅助技术是指利用机器人技术来辅助进行康复治疗的一种方法。
通过利用机器人的高精度和灵活性，患者可以进行更加精准和个性化的康复训练。
医疗机器人的康复辅助技术主要包括以下几个方面：1. 运动康复机器人：这种机器人可以帮助患者进行运动康复训练，如肌肉力量训练、关节活动训练等。
它们可以根据患者的具体情况调整训练难度和强度，提供个性化的康复方案。
2. 步态康复机器人：步态康复机器人可以帮助患者恢复行走能力。
通过模拟人体的步态运动，它们可以协助患者进行步态训练，提高患者的平衡和协调能力。
3. 假肢康复机器人：对于需要使用假肢的患者来说，假肢康复机器人可以提供更加精准和自然的运动控制。
它们通过感知患者的神经信号来控制假肢的运动，使患者能够更加自如地进行日常活动。
二、医疗机器人的康复辅助技术的优势医疗机器人的康复辅助技术相比传统的康复治疗方法具有以下几个优势：1. 精准性：机器人可以提供更加精准和准确的力量和运动控制，从而实现更加精细的康复治疗。
患者可以根据自身情况进行个性化的治疗，提高治疗效果。
2. 重复性：机器人可以进行长时间的重复训练，提供更大的治疗剂量。
这对于一些需要进行大量重复训练的疾病来说尤为重要，如中风后的康复训练。
3. 安全性：机器人可以提供更加安全的治疗环境。
它们具有高度的稳定性和安全保护机制，能够避免患者在康复训练中受到伤害。
三、医疗机器人的康复辅助技术的应用医疗机器人的康复辅助技术在康复治疗中有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景：1. 中风康复：机器人可以帮助中风患者进行肌肉力量训练和步态康复训练，促进中风患者的康复恢复。
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。
康复机器人的工作原理
康复机器人的工作原理
机器人康复技术是一种新兴的康复技术，它通过机器人的使用，帮助患者恢复更健康、更轻松的生活方式。
机器人康复技术主要是将机器人视为一种可以帮助患者达到一些目标的有效工具，通过机器人的操作，以及特定的任务，有效的帮助患者达到其中一种目标。
机器人康复技术的核心是机器人本身以及与人接触的技术。
机器人在康复技术中主要指能够完成特定康复任务，以及完成人类不能完成的任务的机器人。
这些任务可以是为康复患者提供的触摸、力量和振动反馈，也可能是配合康复患者开展训练的机器人设备，以帮助康复患者恢复功能。
与机器人相关的人机互动技术，是康复机器人的重要组成部分，它主要是将原本的机器人技术和机器人技术所涉及的各个组件结合在一起，创造出人机互动空间，以帮助康复患者提高其功能。
常见的技术包括语音识别、视觉跟踪、可视化技术等。
其中有些技术可以帮助患者更好的控制机器人，让机器人更了解患者在表达具体需求时的意图，使机器人能够有效地满足患者的需求。
机器人康复技术的另一个关键组成部分是机器人安全技术。
康复机器人
康复机器人外骨骼机器人市场动态：9月12日，以色列外骨骼系统提供商ReWalk Robotics纳斯达克上市，首日股价涨幅高达113.33%，第二个交易日继续飙涨45.12%，短短两个交易日，ReWalk Robotics公司的股价就从每股13.60美元飙升至37.15美元，暴涨近3倍。
康复机器人的分类情况第一类：和感觉功能有关的康复机器人,比如人工视网膜、人工耳蜗第二类：和运动功能有关的康复机器人,狭义上来说,康复机器人百分之八十以上都集中在运动功能上第三类：和感知语言功能恢复有关康复机器人的市场情况：康复机器人和市场前景广阔：1.中风高发病率带来康复医疗的巨大市场。
我国中风的患病率为1.82%,中风患者约有00万人，75%丧失了劳动力，40%有严重的肢体残疾，需要康复治疗的患者达到200-300万，而每年能得到康复治疗服务的人只有1万多人。
而中风的发病率快速上升，年轻化趋势越发明显,据预测2020年后中国的中风患者将呈现井喷式增长。
2.康复机器人能够帮助患者进行科学有效的康复治疗，有效促进神经系统的功能重组、代偿和再生，有效延缓肌肉萎缩和关节挛缩，提高患者的肢体运动能力，使残障患者能够不需借助轮椅就能行走等。
它同时也解放了康复治疗师的部分体力，优化了医护资源，让治疗师更加专注于病人，能够更好地利用他们的临床技能来为病人提供更优质的医护。
在美国，康复治疗已与外科手术和药物治疗并列成为医疗领域的三大基柱，各类研究机构也在不断增加康复科技方面的医疗经费。
3.政策支持.2012年4月，科技部出台《智能制造科技发展“十二五”专项规划》和《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》，提出“十二五”期间将重点培育发展工业和服务机器人新兴产业。
服务机器人规划中指出，全球服务机器人的产值由2010年的$171billion,增加到2025年的$517billion.我国重点培育发展服务机器人新兴产业，重点发展公共安全机器人，医疗康复机器人，仿生机器人平台和模块化核心部件等四大任务。
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。
康复诊疗机器人ppt课件
• 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
相关研究课题举例
• 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。
系统组成，要求比较高，价格也是相对的 比较昂贵。
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。
• 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。
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。
（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。
• 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。
脊柱外科机器人系统
传统脊柱减压椎管磨削手术
• 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。
(1)下肢康复机器人
结果
步行10米测试
6分钟步行测试
定时测试
单个对象训练提高
步行10米测试
6分钟步行测试
结论
◆通过康复机器人的训练,患者的步行能力显著 提高 ◆重症患者恢复更显著 ◆康复机器人的使用可以减少人力资源,缓解治 疗师的压力
谢 谢！
自动化步态训练的优点
★生理步态模式 ★训练时间更长 ★足部负载力增强 ★只需一位治疗师
康复机器人适应症
1、脊髓受伤 2、中风 3、脑部外伤 4、多发性硬化症 5、帕金森病 6、脑瘫 7、骨科患者
脊髓损伤患者训练前 脊髓损伤患者训练前
脊髓损伤患者训练中 脊髓损伤患者训练中
脊髓损伤患者训练后 脊髓损伤患者训练后
•运动应符合生理步态
脊髓损伤患者训练
人工训练
跑台训练
人工训练前 人工训练后
1. 无法承受身体重量 2. 协助患者腿部训练
1. 患者步行训练更快 2. 患者步态更好
跑台训练
人工训练局限性 1、步速较慢 2、训练强度不足 3、训练时间受限 3 4、无法重复步态 5、无法达到生理步态 6、至少需三位治疗师
康复机器人 在神经康复中的应用
机器人发展历史
早期的矫形器
康复机器人产品一览
神经可塑性
自动物至人类的发展
动物试验
Thomas Graham Brown 1911 动物实验显示猫在完全性脊髓损伤后 仍可在跑台上行走 由此诞生“中枢模式发生器”的概念
感觉——运动的学习 感觉——运动的学习 ——
多中心实验—脊髓损伤患者 多中心实验 脊髓损伤患者
慢性脊髓损伤患者进行康复机器人训练的疗效： (多中心实验)
方法
●目的:为了研究康复机器人训练是否可以改善长期和 目的 不完全性脊髓损伤患者的功能恢复效果. ●标准:不完全性脊髓损伤患者，损伤后2年以上 标准 ●对象: 20名慢性脊髓损伤患者 , Asia C 及Asia D 对象 患者 ●方式：每周训练3-5次,连续训练8周,每次训练持续45分钟 方式：
康复机器人 毕业设计
康复机器人1. 引言康复是指通过一系列的理疗、运动和康复训练，帮助患者从疾病或创伤中恢复健康。
康复机器人是一种结合了机械工程、电子工程和医学知识的创新设备，旨在辅助医护人员进行康复治疗。
本文将介绍康复机器人的相关概念、功能和应用，以及其在康复治疗中的优势和挑战。
2. 康复机器人的概念和功能康复机器人是一种能够模拟人体运动、具备交互功能的机器设备。
它通常由机械臂、传感器、执行器和控制系统等组成，能够辅助患者进行运动训练、肌肉放松和平衡调节等康复活动。
康复机器人的功能包括：•运动辅助：康复机器人可以帮助患者进行肢体运动，减轻患者的劳动和运动负担。
它可以通过精确的定位和力度控制，帮助患者进行准确的运动训练，提高康复效果。
•功能恢复：康复机器人可以通过模拟人体运动，帮助患者恢复肌肉功能和关节活动能力。
它可以提供各种运动模式和力度控制，配合患者的康复需求，促进肌肉和关节的恢复。
•抓握和平衡：康复机器人可以通过机械臂的精确控制，帮助患者进行抓握和平衡训练。
它可以模拟各种物体的形状和质地，提供适合患者康复需求的训练环境，促进手部肌肉控制和平衡能力的恢复。
3. 康复机器人的应用康复机器人在康复治疗中有广泛的应用。
它可以用于以下方面：•脑卒中康复：康复机器人可以帮助中风患者进行肢体训练和日常生活技能训练，促进患者的康复进程。
•脊髓损伤康复：康复机器人可以帮助脊髓损伤患者进行下肢运动和平衡训练，提高患者的行走能力和独立生活能力。
•运动障碍康复：康复机器人可以帮助运动障碍患者进行肌肉放松和运动恢复训练，减轻肌肉痉挛和僵硬的症状。
•康复辅助训练：康复机器人可以作为康复治疗的辅助训练工具，提供个性化的训练方案和定制化的治疗效果评估。
4. 康复机器人的优势和挑战康复机器人相比传统的康复治疗有许多优势，但也存在一些挑战。
•优势：–精准控制：康复机器人可以通过精确的力度和位置控制，提供个性化的康复训练，增加治疗效果。
–重复性训练：康复机器人可以提供长时间和高重复性的康复训练，增加患者的康复机会。
下肢康复机器人PPT
总结
首先根据人体参数和步态轨迹对下肢康复机器人工 作空间进行了分析,然后根据康复机器人总体设计要求 设计了总体方案,步态机构实现整个下肢的运动,姿态机 构实现下肢踝关节的位姿运动。最后设计出脚踏式下 肢康复机器人总体结构。
参考文献
[1]李军强,王娟,赵海文,等.下肢康复训 练机器人关键技术分析[J].机械设计与 制造,2013(9):220-223. [2]郭素梅,李建民,吴庆文,等.Lokomat 全自动机器人步态训练与评定系统的 应用[J].中国医疗设备,2011,26(3):9496.
。
选用电动机驱动的驱动方式。步态电机和姿态电机都采 用伺服电机，伺服驱动器总是与其对应的同等功率的伺服电 机一起配套使用。通过脉冲输入接口来接受从上位控制器发 来的脉冲序列，进行速度和位置的控制，通过数字量接口信 号来完成驱动器运行的控制和实时状态的输出。
14
2.6机械部分总体结构
它由大电机1、小电机2、磁粉制动器3、底座4、座架5、把手6、操作台 7、箱体8、连杆9、同步带传动机构10、踏板11组成。
2. 机器人总体设计
根据脚踏式下肢康复机器人的工作空间以及模 拟正常人步态轨迹研究和设计了机器人总体结构。
4
3.机器人机械结构设计
建立了机器人主体机构模型并说明其工作原 理及其创新点,同时对机器人主要零部件、主要 连接机构、主要传动进行了说明。
4.机器人控制系统研制
分析了康复控制策略,确立了集中控制的控 制方式,完成了总体控制平台的搭建。
2
运用绘图软件对机器人主体结构进行构件设计, 阐述了机器人工作原理。分析现有的下肢康复机 器人技术特点，阐明了本脚踏式下肢康复机器人 的技术优点。根据机械设计和机械原理基础知识 为整个下肢康复机器人结构设计提供了理论依据。
医疗机器人康复治疗方法
医疗机器人康复治疗方法随着科技的不断进步，人工智能和机器人技术在医疗领域的应用变得越来越广泛。
其中，医疗机器人在康复治疗中发挥着重要的作用。
本文将介绍几种常见的医疗机器人康复治疗方法，以及它们在患者康复中的优势。
1. 运动康复机器人运动康复机器人主要用于神经康复治疗，可帮助患者进行运动训练和康复训练。
这些机器人一般由机械臂、传感器和控制系统组成。
机械臂能够根据患者的运动能力和康复目标进行调整，帮助患者完成各种运动动作。
传感器可以监测患者的运动状态和肌肉活动情况，从而为治疗师提供有关患者康复进展的指导。
控制系统则根据患者的需求进行运动模式的设定和调整。
2. 平衡康复机器人平衡康复机器人主要用于帮助患有平衡障碍的患者进行康复治疗。
这些机器人可以通过模拟真实场景和提供反馈来帮助患者恢复平衡能力。
机器人可以根据患者的平衡能力进行调整，为患者提供定制化的训练方案。
在训练过程中，机器人会记录患者的平衡状态和进展情况，为治疗师提供有价值的数据。
3. 感觉康复机器人感觉康复机器人主要用于恢复患者的触觉和运动感知功能。
这些机器人通常通过模拟触觉和提供反馈来帮助患者重新建立与外界的感觉联系。
机器人可以模拟不同的触觉刺激，并根据患者的反应进行调整。
在康复过程中，机器人可以识别患者的触摸和运动信息，为治疗师提供有关患者康复进展的指导。
4. 认知康复机器人认知康复机器人主要用于帮助患有认知障碍的患者进行康复治疗。
这些机器人可以通过模拟不同认知任务和提供反馈来帮助患者恢复认知能力。
机器人可以为患者提供个性化的认知训练，帮助他们提高记忆、注意力和问题解决能力。
在训练过程中，机器人可以记录患者的表现和进展情况，为治疗师提供有关患者康复进程的信息。
医疗机器人康复治疗方法具有以下优势：首先，机器人康复治疗可以提供个性化的康复方案。
每个患者的康复需求和能力不同，传统的康复治疗无法满足每个患者的个性化需求。
而机器人康复治疗可以根据患者的具体情况进行调整，为每个患者提供针对性的康复方案。
康复机器人的工作原理
康复机器人的工作原理
康复机器人的工作原理分为三个主要部分：
1.机械结构。
康复机器人的机械结构是其最基本的部分，主要包括机械臂、传感器、执行器和关节等。
康复机器人的机械结构要具有良好的抗摩擦能力和精确
控制的能力，这样才能确保机器人在执行任务时能够准确、有效地运动。
2.控制系统。
康复机器人的控制系统是整个康复机器人的核心部分，主要包括策略
控制器、运动控制器和数据采集系统等。
控制系统可以根据用户的需要和
医生的要求，为康复机器人提供准确、快速的反馈和给予必要的指令，帮
助患者实现恢复的目标。
3.人机交互界面。
康复机器人的人机交互界面是康复机器人与人类交互的关键点。
这个
界面应允许医生和患者进行实时天然交流，使他们能够更好地协同与共同
完成恢复任务。
同时，人的心理因素也应考虑在内，如焦虑、恐惧等，这
些因素也会对康复机器人的使用产生影响，因此需要在界面上做出相应的
调整。
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相关技术分析(续)
驱动方式比较(续)
油液驱动—体积较气压驱动小，功率质量比大，驱动 平稳，且系统的固有效率高，快速性好，同时液压驱 动调速比较简单，能在很大范围内实现无级调速。其 缺点是:对温度变化敏感、油液易泄漏，影响工作稳 定性和定位精度，安全、清洁性差。
➢ 发展和综合应用各种智能控制技术, 开发和完善灵活丰富的人机接口。
➢ 结合计算机通讯、网络技术和智能 家居技术,使康复机器人能更有效地 将用户和社会生活环境融合起来。
日本ASIMO服务机器人
康复机器人发展趋势(续)
人性化
康复机器人应根据患者的生理 和心理特点,考虑到他们的特殊 需要,设计出称心如意的产品。 例如使机器人的颜色、形态、 行为方式上更能为人接受,使用 更舒适、安全、可靠,与用户有 反馈沟通的能力等。
大脑在进行思维活动、产生动作意识或受外界刺激时， 神经细胞将产生几十毫伏的微电活动，大量神经细胞 的电活动传到头皮表层形成脑电波 (Electroencephalogram，EEG),此EEG 将体现出某种 节律和空间分布的特征，并可以通过一定的方法加以 检测， 再通过信号处理（主要是特征提取和信号分类） 从中辨析出人的意图信号，而将其转换为控制命令， 来实现对外部设备的控制和与外界的交流。
气动肌肉—出现时间不长，但目前已引起广泛的关注。 气动肌肉驱动功率质量比大、柔顺性好、安全性好、 质量较轻，由于气动肌肉不仅具有刚度低、结构小巧 等特点，而且价格便宜、噪音低 。
相关技术分析(续)
人机接口技术
用户在使用康复机器人过程中需要不断地与机器人沟 通，人机接口的灵活、简便易用是康复机器人高效运 行的基础。
➢ 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, 如智能假肢、智能轮椅、导盲机器人、服务 机器人等。
康复机器人简介(续）
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。
上肢康复机器人
➢ 上肢康复机器人，运用计算机 技术实时模拟人体上肢运动规 律，拥有一个可调节的上臂支 持系统，增加的智能反馈和三 维运动空间，可使功能治疗训 练在一个虚拟的环境中进行。
主要内容
康复机器人简介 相关技术分析 发展趋势 总结
康复机器人简介
康复机器人是帮助残疾人解决生活中活动困难的一种工 具，使残疾人获得更强的独立生活能力，并相当大地提 高他们的生活质量。
康复机器人简介(续)
➢ 康复机器人可划分为康复训练机器人和辅助型康复机器人 两种。
➢ 康复训练机器人的主要功能是帮助患者完成各种主、被动 康复锻炼, 减轻服务人员的劳动强度, 解决人工帮助锻炼 达不到全身所有肌肉和关节长时间活动的问题，如行走训 练、手臂运动训练、脊椎运动训练、颈部运动训练等。
➢ 可使上肢在负重或者减重的状 态下进行训练，并提供高质量 的反馈信息，跟踪患者训练后 的康复程度 ，是上肢恢复的 好帮手。
上肢康复机器人(续)
被动-助力-主动运动
下肢康复机器人
下肢康复训练机器人能够使患者模拟正常人的步伐规律 作康复训练运动,锻炼下肢的肌肉,恢复神经系统对行走 功能的控制能力,达到恢复走路机能的目的。
相关技术分析(续)
肌电接口技术
➢ 通过对肌电图(Electromyogram) 的检测, 人们可以 作出肌疲劳性、重症肌无力、肌强直、肌萎缩等各 种肌病的临床诊断；同时, 还可以利用人体表面肌 电的某些特征进行识别来驱动康复设备的动作。
➢ 所采用的大部分传感器要与人体肌肤直接接触并粘 贴在肌肤上,需要特别的固定装置,这样直接导致穿 戴上的不便。
➢ 人体分泌的汗液、传感器安装的好坏等将影响所获 取信息的稳定与准确性,而且信息量大而复杂,易受 干扰,从而使控制难度加大。
相关技术分析(续)
肌电接口技术
➢ 嵌入式肌电电极EMG信号的拾 取
➢ 表面电极EMG信号的拾取 ➢ 缺点：信号微弱，控制准确性
较差
相关技术分析(续)
肌电接口技术
CyberGlove
下肢康复机器人(续)
The University of Michigan(美国密西根大学2006）
下肢康复机器人(续)
MotionMaker Lausanne, Switzerland（瑞士）
下肢康复机器人(续)
下肢康复机器人(续)
外骨骼支架机器人
相关技术分析
驱动方式比较
电动机驱动—具有易于控制，运动精度高，响应快， 使用方便，信号监测、传递和处理方便，成本低廉， 驱动效率高，不污染环境等诸多优点，电动机驱动也 是目前机器人使用最多的一种驱动方式，但安全性、 柔顺性、轻巧性相对较差。
CyberGrasp
Force Sensor
Haptic interface
EMG Sensors and Inertial Sensing
EMG/EEG Capture Unit
相关技术分析(续)
肌电接口技术
Transfer Hand Skills
相关技术分析(续)
脑-机接口BCI (Brain Computer Interface)技术
Байду номын сангаас 相关技术分析(续)
BCI (Brain Computer Interface)系统的关键技术
➢ 信号采集 ➢ 特征提取 ➢ 信号分类 ➢ 生物反馈
康复机器人发展趋势
➢ 智能化 ➢ 人性化 ➢ 模块化
康复机器人发展趋势(续)
智能化
➢ 进一步提高智能水平,简化用户的控 制,使机器人能体察用户意图,在简 单指令下自主完成各种操作。
下肢康复机器人(续)
➢ 步态控制装置—产生与正常人行走轨迹相近的运动 轨迹。
➢ 脚的姿态控制系统—模拟正常人走路时踝关节的姿 态变化。
➢ 重心平衡系统—重心平衡系统由吊缆、承重背心、 滑轮、支撑架和偏心轮组成，通过承重背心把患者 固定在支撑架上,使患者的上肢和吊缆一起运动。 由重心控制系统与走步状态控制系统的同步运动, 实现重心的自动调整和重力的自动平衡。