关于康复机器人
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HAL-5（Type-C）为单侧下肢外骨骼，可帮助偏瘫患者行走
[23]
；HAL-5LB（Type-C）
为双侧下肢外骨骼，可帮助截瘫患者站立
[24]
。外骨骼在髋、膝、踝关节各有一个绕冠状
轴旋转的自由度，安装在髋、膝关节的驱动装置可以控制髋、膝关节的屈伸，踝关节处
使用驱动装置与否取决于机器人的功能。肌电信号采集器、测量系统、计算机、无线局
肉和各个关节产生各种形式的感觉性刺激及运动反馈，机器人不仅可以对患者肢体施加
精确的力与运动控制、也可以记录详实的治疗数据及图形，为临床康复医生提供客观、
准确的治疗和评价参数。同时它还可以排除人为因素，不受治疗师水平的影响，保证训
练的效率和强度，实现长期、稳定的重复训练，有利于提高康复训练的效果
[19]
而忽略或很少注意健肢的功能活动。健肢的主动运动可以提高中枢神经系统的紧张度，
活跃系统生理功能，预防并发症及改善全身状况，增加患者康复的信心
[16]
。因此，机器
人辅助康复训练的最终目标是恢复人体组织的运动功能，建立双侧协调训练的康复策
略，利用肢体间的协调和匹配效应，实现肌体组织的自然化动作，促进患肢和躯干的肌
运动模式的促进和对异常运动模式的抑制，恢复正常的运动功能。神经促通技术是建立
在神经生理学及神经发育学原理上的训练方式，可促进中枢神经系统的功能康复
[7-8]
。5
（a）HAL-5（Type-B）（b）HAL-5（Type-C）（c）HAL-5LB（Type-C）
图1.2日本HAL机器人
Fig.1.2 HAL in Japan
人，均可归属于其中的一级，因此，以步行能力等级为依据，设计一款可以实现助行康
复训练的机器人，对帮助不同使用者实现行走功能的训练具有重要意义。
助行康复机器人是典型的人机一体化系统，它可以为操作者提供助力、保护、身体
支撑，同时又融合了传感、控制、信息获取、移动计算等技术，使机器人能够完成一定
的功能和任务。由于借助了机器人技术、传感技术和信息技术，机器人辅助行走和康复
旁给予间断的接触身体帮助，以保持平衡和保证安全。3级，能行走，但不正常或不够
安全，需1人在旁监护或用语言指导，但不接触身体；4级，在平地上能独立行走，但
在上下斜坡、在不平的地面上行走或上下楼梯仍有困难，需他人帮助或监护；5级，在
任何地方都能独立行走
[17]
。无论是偏瘫、截瘫等下肢运动功能障碍患者还是体弱的老年
失的运动功能，提高独立步行能力，最大限度地改善其生活质量，是临床卒中偏瘫康复
的一项重要内容。
现代研究证实，脑卒中患者神经功能损伤后，中枢神经系统结构上的重组和功能上
的代偿，可使脑细胞通过轴突再生、树突发芽及改变突触阈值等途径恢复正常功能。根
据该特点，运用神经促通技术可在中枢神经系统中建立一条新的神经通路，通过对正确
利用动力学模型计算所需提供的关节驱动力矩，依靠足底力信息计算站立过程身体的
ZMP位置，根据这两个信息可以实现站立及身体平衡控制。下肢型HAL机器人已作为
产品在日本投入应用，全身型HAL机器人正处于实验开发阶段。
2003年，日本东北大学研制了助力行走机器人Walking Helper，用于帮助体弱老年
[14]
。针对我国人口老龄化的日益严重、脑卒中患者
数量多、治疗医师资源缺乏的情况，开发一种可以为偏瘫、截瘫等肢体残疾人员及体弱
老年人提供康复训练和助行服务的机器人，对降低老年人跌倒的比例、帮助偏瘫患者树
立重新行走的信心、提高老年人独立生活的质量减轻社会负担具有重要的研究意义。同
时，机器人辅助设备可以极大的降低康复师的工作量，促进患者的主动参与，可以客观
。
尽管目前已经开发出了多种助行康复机器人，但机器人在机械结构精巧、人机协调、
自动适应用户的行为、工作延续性、提高用户的舒适度等方面还远远达不到实际应用的
要求。同时，由于目前的康复训练机器人运用于临床康复的训练方案、训练的评价方法
等还处于摸索阶段，机器人技术完全应用于临床康复训练还需要深入、系统的研究和探
使站立中期明显延长、加速期缩短。在摆动相，由于屈腕肌群和股四头肌的衰退造成了
摆动前期的延长，同时又由于胫骨前肌的作用减弱使摆动后期相对缩短
[13]
。因此，老年
人的单支撑相和双支撑相所占步态周期的百分比增大。老年人下肢关节在站姿状态要比
坐姿状态承受更多的压力，任何来自身体内部或是外部环境的变化，对他们来说更加容
训练的最大优势在于舒适性及安全性好，助行康复训练可以实现智能化。在助行康复训
练过程中，机器人可以增加躯干的稳定性并辅助骨盆及腰部运动，使患侧下肢直接得到
外力支撑而负重，并能改善步态的类型及步态的再学习能力，减少步行中的能量消耗，
还能预防异常模式导致的疼痛等
[18]
。在助行康复机器人的帮助下行走，可对患侧下肢肌
使人体成为一个完整统一的有机体，从而实现各种复杂的生命活动。行走是人类最基本
的活动方式，也是保证人类独立自主生活的必备条件。步行是在神经系统及运动系统共
同作用下达到的协调自主有节律的活动，需具备负重、迈步、平衡三个条件
[1]
。正常步
态具有身体平稳、步长适当、耗能稳定的特点
[2]
。当神经系统或运动系统出现问题时，
同程度的运动机能障碍，行动的速度、协调能力、静态抗干扰平衡能力以及肌肉力量均
成下降趋势。Skelton DA等人以65~89岁老人为对象的研究结果表明，65岁以后老年人
腿部的肌力以1%~2%的速度下降，且随着年龄增加，下降幅度增大
[10]
。下肢肌群衰退
是造成行走速度缓慢、步长变小的主要原因。臀大肌、股四头肌、小腿三头肌的收缩能
重能力等。同时还可以预防废用综合症，提高患者日常生活处理能力
[9]
。因此，早期对
偏瘫患者施以运动训练，对促进运动功能的恢复具有重要意义。
运动系统主要由骨、关节及骨骼肌组成。骨骼肌是运动的效应器，是运动系统中力
的发动者。骨及关节起着运动力的承载、传导、分散等作用。随着年龄的增大，人体骨
骼逐渐退化，骨关节磨损严重，韧带韧性和弹性减退，关节活动受限。老年人会产生不
运动疗法是脑卒中偏瘫康复的基本手段之一，包括Bobath技术、Rood技术、PNF技术、
Brunnstrom技术等。主要借助治疗器械或治疗师的操作以及患者自身参与，通过主动或
被动的方式来改善人体局部或整体的功能。该疗法能提高肢体的肌肉收缩力，可有效地
防止关节僵硬和肌肉萎缩，促进运动模式的再学习，提高步态控制能力，增加下肢的负
索。因此，对机器人进行改良，开展与其它临床康复方法的有机结合以提高其临床康复
效果，扩展其治疗手段是非常有必要的
[19]
。
综上所述，研究助行康复机器人技术，使其满足康复训练、辅助行走、节省能耗、
携带方便等需要，并且更加符合人体生理习惯，令使用者步态更自然，提高老年人的生
活质量，减轻社会负担，使其真正服务于需要的人，有着重要的意义。2
人进行长距离的行走，如图1.3所示。机器人利用直流电机驱动齿轮传动机构，直接控
制髋关节的屈伸运动；依靠直线电机推动小腿摆动，控制膝关节的屈伸运动；机构具有
一定的柔顺性，髋关节可以实现自由的内收、外展运动。该机器人可以帮助使用者完成
起立、行走以及登高的助力运动。在控制系统设计上，该研究小组提出了基于人体模型
易引起摔跤而导致受伤。老年人的身体特征导致了其长时间行走会出现行走困难，因此，
需要对其进行辅助行走。
2006年《中国人口老龄化发展趋势预测研究报告》表明，到2023年，我国老年人口
将达到2.7亿，与0~14岁少儿人口数量相等。而到2051年，中国老年人口规模将达到峰
值4.37亿，约为少儿人口数量的2倍
力及运动功能的恢复，使脑卒中患者重新获得步行功能。
Holden在1984年提出了步行功能分级（functional ambulation classification FAC），
将人体步行能力分为五个等级。0级，无功能，患者不能走或需两人协助才能走；1级，
需连续不断地搀扶才能行走及保持平衡；2级，能行走但平衡不佳，不安全，需1人在
发了HAL（Hybrid Assistive Leg）系列混合助力腿外骨骼机器人，如图1.2所示。使用
者全身都可以穿戴外骨骼机器人，下肢外骨骼用于帮助腿部无力的使用者提供腿部助
力，手臂外骨骼可以帮助使用者抬起100kg的重物。针对使用者对机器人助力的不同要
求，2009年，该研究小组将HAL-5分成了几种类型，以更好的实现行走助力。3
均会导致人体行走障碍甚至失去步行能力，严重影响人体正常生活。
神经系统作为控制人体活动的最高中枢，在人体生命活动中起着主导的调节作
用。近年来，随着人们生活质量的提高和饮食结构的改变，脑血管病成为神经系统最
常见的疾病之一。脑血管病是指脑血管破裂出血或血栓形成，引起的以脑部出血性或缺
血性损伤症状为主要临床表现的一组疾病，又称脑血管意外或脑卒中，俗称脑中风
度及助行速度。2008年，本田公司推出了第二代助行器Bodyweitht SupportAssist，如图1.1
（b）所示，该助行器由鞋子、框架和座位三部分组成。支撑座椅帮助减轻使用者部分
体重，减少身体对腿部的负荷。足底传感器随着脚部动作控制辅助力量的大小，并按照
膝盖的屈伸角度将身体向上托起，以减轻上下楼梯时腰部的负担。助行器可根据使用者
。
（a）Stride Management Assist（b）Bodyweitht SupportAssist
图1.1日本本田公司助行器
Fig.1.1 Honda walking assist devices
2001年，日本筑波大学山阶吉行（Yoshiyuki Sankai）教授和他的研究小组共同研
[4-5]
，
严重影响患者的日常生活，也增加了社会及家庭的负担。有研究显示，偏瘫时，运动系
统若制动超过3天，肌原纤维就开始缩短并逐渐萎缩；当超过2周时，关节周围的致密
结缔组织增加使关节挛缩。同时，由于骨组织失去了机械应力的刺激作用，使破骨细胞
活性增强，骨组织被吸收而发生骨质疏松综合征
[6]
。因此，如何最大限度地恢复患者丧
力衰退，导致脚跟着地、踝屈膝等动作变缓慢，伸髋动作不充分，摆动腿抬高的程度降
低，行走时拖拉。伸膝肌群的能力衰退，导致足着地时膝关节的伸展度明显小于青年人
而显得步态“僵硬”，在脚跟着地时，老年人有稍向后坐的现象
[11-12]
。在站立相，由于
胫骨前肌退让性收缩力的衰退导致脚跟着地期缩短，而小腿三头肌和排肠肌的功能衰退
走路时各关节的角度，对数据进行统计分析，给予步行者最佳的力量辅助，减少步行过
程中腿部肌肉和关节的负荷，达到省力的作用。机器人采用锂电池供电，电源可以支持
两小时，最多可以帮助使用者减轻9千克体重
[20-21]
。该wk.baidu.com器人也可以用于减轻装配线上
工作人员的劳动强度，目前该机器人正在一家工厂里面进行测试实验
[22]
的评价康复训练的强度、时间和效果，使康复治疗更加系统化和规范化。
对健康人的步态分析表明，正常步行需要合理的肌肉激活、和谐的肌肉收缩时相、
足够的承重能力和耐力
[15]
。偏瘫是由于脑部疾病导致的一侧肢体随意运动不全或完全丧
失为主要临床表现的综合症。临床康复训练中，治疗师大多注意患侧的肢体功能恢复，人体是具有很高智慧的机体，在神经系统的控制下，各个系统协调配合、互相联系，
[3]
。
据《2009~2012年中国心脑血管药行业投资分析及前景预测报告》显示，我国老年人的
心脑血管发病率高达30%，其中有60%~70%的卒中病人经抢救治疗后意识恢复，但一
般都留有不同程度的后遗症。常表现为肢体瘫痪或偏瘫，运动控制能力降低，关节僵直，
步行能力明显受限，患者平衡功能下降，容易摔跤，步行过程中能量消耗过高等现象
域网络以及动力设备均放置于背包中。根据使用者下肢关节角度信息、肌电信号及地面
接触力信息，采用生物自主控制和自动混合控制方法以实现对机器人的助力控制
[25-26]
。
助行及协助站立过程中，患者不需要提供任何力量，机器人根据上身的运动趋势判断患
者的运动意图，帮助使用者运动。HAL系统依靠直接增加关节的驱动力矩来支持负载，
4
1.3助行康复机器人研究现状
1.3.1国外研究概况
1.日本的研究概况
1999年，本田公司开始研究助行器Stride Management Assist，用于帮助老年人或其他
行动不便的残障者恢复行走能力，也可以帮助体弱者增强下肢力量实现长距离行走。如
图1.1（a）所示，每侧髋关节处均由一个驱动器来帮助抬腿，使用者可自己控制抬腿角
[23]
；HAL-5LB（Type-C）
为双侧下肢外骨骼，可帮助截瘫患者站立
[24]
。外骨骼在髋、膝、踝关节各有一个绕冠状
轴旋转的自由度，安装在髋、膝关节的驱动装置可以控制髋、膝关节的屈伸，踝关节处
使用驱动装置与否取决于机器人的功能。肌电信号采集器、测量系统、计算机、无线局
肉和各个关节产生各种形式的感觉性刺激及运动反馈，机器人不仅可以对患者肢体施加
精确的力与运动控制、也可以记录详实的治疗数据及图形，为临床康复医生提供客观、
准确的治疗和评价参数。同时它还可以排除人为因素，不受治疗师水平的影响，保证训
练的效率和强度，实现长期、稳定的重复训练，有利于提高康复训练的效果
[19]
而忽略或很少注意健肢的功能活动。健肢的主动运动可以提高中枢神经系统的紧张度，
活跃系统生理功能，预防并发症及改善全身状况，增加患者康复的信心
[16]
。因此，机器
人辅助康复训练的最终目标是恢复人体组织的运动功能，建立双侧协调训练的康复策
略，利用肢体间的协调和匹配效应，实现肌体组织的自然化动作，促进患肢和躯干的肌
运动模式的促进和对异常运动模式的抑制，恢复正常的运动功能。神经促通技术是建立
在神经生理学及神经发育学原理上的训练方式，可促进中枢神经系统的功能康复
[7-8]
。5
（a）HAL-5（Type-B）（b）HAL-5（Type-C）（c）HAL-5LB（Type-C）
图1.2日本HAL机器人
Fig.1.2 HAL in Japan
人，均可归属于其中的一级，因此，以步行能力等级为依据，设计一款可以实现助行康
复训练的机器人，对帮助不同使用者实现行走功能的训练具有重要意义。
助行康复机器人是典型的人机一体化系统，它可以为操作者提供助力、保护、身体
支撑，同时又融合了传感、控制、信息获取、移动计算等技术，使机器人能够完成一定
的功能和任务。由于借助了机器人技术、传感技术和信息技术，机器人辅助行走和康复
旁给予间断的接触身体帮助，以保持平衡和保证安全。3级，能行走，但不正常或不够
安全，需1人在旁监护或用语言指导，但不接触身体；4级，在平地上能独立行走，但
在上下斜坡、在不平的地面上行走或上下楼梯仍有困难，需他人帮助或监护；5级，在
任何地方都能独立行走
[17]
。无论是偏瘫、截瘫等下肢运动功能障碍患者还是体弱的老年
失的运动功能，提高独立步行能力，最大限度地改善其生活质量，是临床卒中偏瘫康复
的一项重要内容。
现代研究证实，脑卒中患者神经功能损伤后，中枢神经系统结构上的重组和功能上
的代偿，可使脑细胞通过轴突再生、树突发芽及改变突触阈值等途径恢复正常功能。根
据该特点，运用神经促通技术可在中枢神经系统中建立一条新的神经通路，通过对正确
利用动力学模型计算所需提供的关节驱动力矩，依靠足底力信息计算站立过程身体的
ZMP位置，根据这两个信息可以实现站立及身体平衡控制。下肢型HAL机器人已作为
产品在日本投入应用，全身型HAL机器人正处于实验开发阶段。
2003年，日本东北大学研制了助力行走机器人Walking Helper，用于帮助体弱老年
[14]
。针对我国人口老龄化的日益严重、脑卒中患者
数量多、治疗医师资源缺乏的情况，开发一种可以为偏瘫、截瘫等肢体残疾人员及体弱
老年人提供康复训练和助行服务的机器人，对降低老年人跌倒的比例、帮助偏瘫患者树
立重新行走的信心、提高老年人独立生活的质量减轻社会负担具有重要的研究意义。同
时，机器人辅助设备可以极大的降低康复师的工作量，促进患者的主动参与，可以客观
。
尽管目前已经开发出了多种助行康复机器人，但机器人在机械结构精巧、人机协调、
自动适应用户的行为、工作延续性、提高用户的舒适度等方面还远远达不到实际应用的
要求。同时，由于目前的康复训练机器人运用于临床康复的训练方案、训练的评价方法
等还处于摸索阶段，机器人技术完全应用于临床康复训练还需要深入、系统的研究和探
使站立中期明显延长、加速期缩短。在摆动相，由于屈腕肌群和股四头肌的衰退造成了
摆动前期的延长，同时又由于胫骨前肌的作用减弱使摆动后期相对缩短
[13]
。因此，老年
人的单支撑相和双支撑相所占步态周期的百分比增大。老年人下肢关节在站姿状态要比
坐姿状态承受更多的压力，任何来自身体内部或是外部环境的变化，对他们来说更加容
训练的最大优势在于舒适性及安全性好，助行康复训练可以实现智能化。在助行康复训
练过程中，机器人可以增加躯干的稳定性并辅助骨盆及腰部运动，使患侧下肢直接得到
外力支撑而负重，并能改善步态的类型及步态的再学习能力，减少步行中的能量消耗，
还能预防异常模式导致的疼痛等
[18]
。在助行康复机器人的帮助下行走，可对患侧下肢肌
使人体成为一个完整统一的有机体，从而实现各种复杂的生命活动。行走是人类最基本
的活动方式，也是保证人类独立自主生活的必备条件。步行是在神经系统及运动系统共
同作用下达到的协调自主有节律的活动，需具备负重、迈步、平衡三个条件
[1]
。正常步
态具有身体平稳、步长适当、耗能稳定的特点
[2]
。当神经系统或运动系统出现问题时，
同程度的运动机能障碍，行动的速度、协调能力、静态抗干扰平衡能力以及肌肉力量均
成下降趋势。Skelton DA等人以65~89岁老人为对象的研究结果表明，65岁以后老年人
腿部的肌力以1%~2%的速度下降，且随着年龄增加，下降幅度增大
[10]
。下肢肌群衰退
是造成行走速度缓慢、步长变小的主要原因。臀大肌、股四头肌、小腿三头肌的收缩能
重能力等。同时还可以预防废用综合症，提高患者日常生活处理能力
[9]
。因此，早期对
偏瘫患者施以运动训练，对促进运动功能的恢复具有重要意义。
运动系统主要由骨、关节及骨骼肌组成。骨骼肌是运动的效应器，是运动系统中力
的发动者。骨及关节起着运动力的承载、传导、分散等作用。随着年龄的增大，人体骨
骼逐渐退化，骨关节磨损严重，韧带韧性和弹性减退，关节活动受限。老年人会产生不
运动疗法是脑卒中偏瘫康复的基本手段之一，包括Bobath技术、Rood技术、PNF技术、
Brunnstrom技术等。主要借助治疗器械或治疗师的操作以及患者自身参与，通过主动或
被动的方式来改善人体局部或整体的功能。该疗法能提高肢体的肌肉收缩力，可有效地
防止关节僵硬和肌肉萎缩，促进运动模式的再学习，提高步态控制能力，增加下肢的负
索。因此，对机器人进行改良，开展与其它临床康复方法的有机结合以提高其临床康复
效果，扩展其治疗手段是非常有必要的
[19]
。
综上所述，研究助行康复机器人技术，使其满足康复训练、辅助行走、节省能耗、
携带方便等需要，并且更加符合人体生理习惯，令使用者步态更自然，提高老年人的生
活质量，减轻社会负担，使其真正服务于需要的人，有着重要的意义。2
人进行长距离的行走，如图1.3所示。机器人利用直流电机驱动齿轮传动机构，直接控
制髋关节的屈伸运动；依靠直线电机推动小腿摆动，控制膝关节的屈伸运动；机构具有
一定的柔顺性，髋关节可以实现自由的内收、外展运动。该机器人可以帮助使用者完成
起立、行走以及登高的助力运动。在控制系统设计上，该研究小组提出了基于人体模型
易引起摔跤而导致受伤。老年人的身体特征导致了其长时间行走会出现行走困难，因此，
需要对其进行辅助行走。
2006年《中国人口老龄化发展趋势预测研究报告》表明，到2023年，我国老年人口
将达到2.7亿，与0~14岁少儿人口数量相等。而到2051年，中国老年人口规模将达到峰
值4.37亿，约为少儿人口数量的2倍
力及运动功能的恢复，使脑卒中患者重新获得步行功能。
Holden在1984年提出了步行功能分级（functional ambulation classification FAC），
将人体步行能力分为五个等级。0级，无功能，患者不能走或需两人协助才能走；1级，
需连续不断地搀扶才能行走及保持平衡；2级，能行走但平衡不佳，不安全，需1人在
发了HAL（Hybrid Assistive Leg）系列混合助力腿外骨骼机器人，如图1.2所示。使用
者全身都可以穿戴外骨骼机器人，下肢外骨骼用于帮助腿部无力的使用者提供腿部助
力，手臂外骨骼可以帮助使用者抬起100kg的重物。针对使用者对机器人助力的不同要
求，2009年，该研究小组将HAL-5分成了几种类型，以更好的实现行走助力。3
均会导致人体行走障碍甚至失去步行能力，严重影响人体正常生活。
神经系统作为控制人体活动的最高中枢，在人体生命活动中起着主导的调节作
用。近年来，随着人们生活质量的提高和饮食结构的改变，脑血管病成为神经系统最
常见的疾病之一。脑血管病是指脑血管破裂出血或血栓形成，引起的以脑部出血性或缺
血性损伤症状为主要临床表现的一组疾病，又称脑血管意外或脑卒中，俗称脑中风
度及助行速度。2008年，本田公司推出了第二代助行器Bodyweitht SupportAssist，如图1.1
（b）所示，该助行器由鞋子、框架和座位三部分组成。支撑座椅帮助减轻使用者部分
体重，减少身体对腿部的负荷。足底传感器随着脚部动作控制辅助力量的大小，并按照
膝盖的屈伸角度将身体向上托起，以减轻上下楼梯时腰部的负担。助行器可根据使用者
。
（a）Stride Management Assist（b）Bodyweitht SupportAssist
图1.1日本本田公司助行器
Fig.1.1 Honda walking assist devices
2001年，日本筑波大学山阶吉行（Yoshiyuki Sankai）教授和他的研究小组共同研
[4-5]
，
严重影响患者的日常生活，也增加了社会及家庭的负担。有研究显示，偏瘫时，运动系
统若制动超过3天，肌原纤维就开始缩短并逐渐萎缩；当超过2周时，关节周围的致密
结缔组织增加使关节挛缩。同时，由于骨组织失去了机械应力的刺激作用，使破骨细胞
活性增强，骨组织被吸收而发生骨质疏松综合征
[6]
。因此，如何最大限度地恢复患者丧
力衰退，导致脚跟着地、踝屈膝等动作变缓慢，伸髋动作不充分，摆动腿抬高的程度降
低，行走时拖拉。伸膝肌群的能力衰退，导致足着地时膝关节的伸展度明显小于青年人
而显得步态“僵硬”，在脚跟着地时，老年人有稍向后坐的现象
[11-12]
。在站立相，由于
胫骨前肌退让性收缩力的衰退导致脚跟着地期缩短，而小腿三头肌和排肠肌的功能衰退
走路时各关节的角度，对数据进行统计分析，给予步行者最佳的力量辅助，减少步行过
程中腿部肌肉和关节的负荷，达到省力的作用。机器人采用锂电池供电，电源可以支持
两小时，最多可以帮助使用者减轻9千克体重
[20-21]
。该wk.baidu.com器人也可以用于减轻装配线上
工作人员的劳动强度，目前该机器人正在一家工厂里面进行测试实验
[22]
的评价康复训练的强度、时间和效果，使康复治疗更加系统化和规范化。
对健康人的步态分析表明，正常步行需要合理的肌肉激活、和谐的肌肉收缩时相、
足够的承重能力和耐力
[15]
。偏瘫是由于脑部疾病导致的一侧肢体随意运动不全或完全丧
失为主要临床表现的综合症。临床康复训练中，治疗师大多注意患侧的肢体功能恢复，人体是具有很高智慧的机体，在神经系统的控制下，各个系统协调配合、互相联系，
[3]
。
据《2009~2012年中国心脑血管药行业投资分析及前景预测报告》显示，我国老年人的
心脑血管发病率高达30%，其中有60%~70%的卒中病人经抢救治疗后意识恢复，但一
般都留有不同程度的后遗症。常表现为肢体瘫痪或偏瘫，运动控制能力降低，关节僵直，
步行能力明显受限，患者平衡功能下降，容易摔跤，步行过程中能量消耗过高等现象
域网络以及动力设备均放置于背包中。根据使用者下肢关节角度信息、肌电信号及地面
接触力信息，采用生物自主控制和自动混合控制方法以实现对机器人的助力控制
[25-26]
。
助行及协助站立过程中，患者不需要提供任何力量，机器人根据上身的运动趋势判断患
者的运动意图，帮助使用者运动。HAL系统依靠直接增加关节的驱动力矩来支持负载，
4
1.3助行康复机器人研究现状
1.3.1国外研究概况
1.日本的研究概况
1999年，本田公司开始研究助行器Stride Management Assist，用于帮助老年人或其他
行动不便的残障者恢复行走能力，也可以帮助体弱者增强下肢力量实现长距离行走。如
图1.1（a）所示，每侧髋关节处均由一个驱动器来帮助抬腿，使用者可自己控制抬腿角