医疗外骨骼康复机器人的发展(1)
摘要：医疗外骨骼康复机器人主要用于行走训练、手臂运动训练、脊椎运动训练等，是医疗卫生装备信息化、智能化的重要发展方向之一。本文从研究现状、工作原理、设计特点、控制方法以及关键技术等方面对外骨骼康复机器人进行介绍，进一步表明外骨骼机器人在改善患者行走功能以及提升生活自理能力具有重大的意义。
关键词：外骨骼外骨骼康复机器人;智能化;信息化
中图分类号：TP242 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.09.004
文章編号：1006-1959(2019)09-0011-03
Abstract：Medical exoskeleton rehabilitation robot is mainly used for walking training， arm sports training， spine sports training， etc. It is one of the important development directions of medical and health equipment informationization and intelligence. This paper introduces the external bone rehabilitation robot from the research status， working principle， design features， control methods and key technologies， which further demonstrates that exoskeleton robots have great significance in improving patients' walking function and improving their self-care ability.
, 百拇医药
Key words：Exoskeleton exoskeleton rehabilitation robot;Intelligent;Information
由于年龄的增长、意外事故以及疾病等原因，人们的一些行为能力慢慢衰退以至于最终丧失，这也使得世界各国的医疗研究人员将积极研究使患者重获正常行为能力的康复疗法[1]。有数据显示，在脑卒中后3个月，约有1/3幸存的患者不能恢复正常的行走功能，只能以不对称的步行姿态进行走路，其步行速度和耐力也渐衰退。目前对神经系统所引起肢体功能障碍的恢复治疗主要由治疗师一对一或多对一的对患者进行训练，对高强度、有针对性和重复性的康复训练要求现在难以实现。同时人工所采取的训练成本较高，康复评价大多为主观评价，对于治疗效果不能够实时监测[2，3]。因此，如何通过有效的康复疗法来改善患者的行走功能，提高其生活自理能力，以最快的速度回归社会成为了当前热门的研究。
目前，在医疗健康领域，将智能机器人技术与康复医疗进行结合并应用于医疗与功能康复等多个方面，已经成为当前非常重要的研究课题[4]。外骨骼康复机器人的研制作为康复医疗中的一个重要的研究方向，其包含了很多领域，拥有相当大的实用价值和市场价值。现在，外骨骼康复机器人凭借其方便、可靠、精确的对数据进行测量与反馈等优点，对有运动功能障碍的患者可以进行有效的辅助康复医疗，使广大患者可以回归正常生活。本文通过对医疗外骨骼康复机器人研究背景、现状及构造等方面进行阐述，为推动医疗康复机器人领域的发展和人机智能科学合理的应用打下良好基础。
, 百拇医药
1研究背景及现状
1.1国外研究背景及现状 20世纪80年代，美国、英国和加拿大等有限的几个大国对外骨骼机器人进行研究，吸引了全世界医疗人士的关注，外骨骼机器人开始进入康复医疗领域。20世纪90年代初，56个外骨骼康复机器人研究中心已经遍布全球，主要分布在日本、欧洲、北美地区。1996年，德国柏林自由大学成功研制机械式步态康复训练器。2000年，美国成功研制一种运用传感设备来测量运动学和力学参数并由机械臂引导患者下肢运动的康复的机器人，目前国外的外骨骼康复机器人有以下几种。
1.1.1以色列Re Walk Robotics公司的Re Walk机器人 2014年6月，Re Walk Robotics公司研制成功外骨骼产品Re Walk机器人。该机器人在手腕处放置控制器，人体工程学绑带把外骨骼和患者双腿进行捆绑，多个传感器安置在整套装备各个节点，传感器将测试重心的前移量反馈到控制系统，系统模仿人体正常的行走姿态，从而帮助患者获得行走能力，同时，该设备还可以帮助患者完成转身和站立等日常动作[5]。
1.1.2瑞士HCOMA AG公司的下肢康复机器人 该公司研发的智能型悬挂式Lokomat下肢康复机器人，该机器人将反馈与评估融合在一起，并添加虚拟现实，同时将下肢运动障碍患者进行专业拟合行走步态，从而训练和恢复患者的行走能力[6]。
1.1.3美国Ekso Bionics公司的外骨骼康复机器人 该公司生产的外骨骼机器人运用人体工程对人体行走步态进行拟合，通过整套设备多个传感器的反馈到控制器的信号，利用单关节驱动人体下肢进行活动，使下肢运动障碍患者重新获得行走能力[7]。, 百拇医药(薛建明)
关键词：外骨骼外骨骼康复机器人;智能化;信息化
中图分类号：TP242 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.09.004
文章編号：1006-1959(2019)09-0011-03
Abstract：Medical exoskeleton rehabilitation robot is mainly used for walking training， arm sports training， spine sports training， etc. It is one of the important development directions of medical and health equipment informationization and intelligence. This paper introduces the external bone rehabilitation robot from the research status， working principle， design features， control methods and key technologies， which further demonstrates that exoskeleton robots have great significance in improving patients' walking function and improving their self-care ability.
, 百拇医药
Key words：Exoskeleton exoskeleton rehabilitation robot;Intelligent;Information
由于年龄的增长、意外事故以及疾病等原因，人们的一些行为能力慢慢衰退以至于最终丧失，这也使得世界各国的医疗研究人员将积极研究使患者重获正常行为能力的康复疗法[1]。有数据显示，在脑卒中后3个月，约有1/3幸存的患者不能恢复正常的行走功能，只能以不对称的步行姿态进行走路，其步行速度和耐力也渐衰退。目前对神经系统所引起肢体功能障碍的恢复治疗主要由治疗师一对一或多对一的对患者进行训练，对高强度、有针对性和重复性的康复训练要求现在难以实现。同时人工所采取的训练成本较高，康复评价大多为主观评价，对于治疗效果不能够实时监测[2，3]。因此，如何通过有效的康复疗法来改善患者的行走功能，提高其生活自理能力，以最快的速度回归社会成为了当前热门的研究。
目前，在医疗健康领域，将智能机器人技术与康复医疗进行结合并应用于医疗与功能康复等多个方面，已经成为当前非常重要的研究课题[4]。外骨骼康复机器人的研制作为康复医疗中的一个重要的研究方向，其包含了很多领域，拥有相当大的实用价值和市场价值。现在，外骨骼康复机器人凭借其方便、可靠、精确的对数据进行测量与反馈等优点，对有运动功能障碍的患者可以进行有效的辅助康复医疗，使广大患者可以回归正常生活。本文通过对医疗外骨骼康复机器人研究背景、现状及构造等方面进行阐述，为推动医疗康复机器人领域的发展和人机智能科学合理的应用打下良好基础。
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1研究背景及现状
1.1国外研究背景及现状 20世纪80年代，美国、英国和加拿大等有限的几个大国对外骨骼机器人进行研究，吸引了全世界医疗人士的关注，外骨骼机器人开始进入康复医疗领域。20世纪90年代初，56个外骨骼康复机器人研究中心已经遍布全球，主要分布在日本、欧洲、北美地区。1996年，德国柏林自由大学成功研制机械式步态康复训练器。2000年，美国成功研制一种运用传感设备来测量运动学和力学参数并由机械臂引导患者下肢运动的康复的机器人，目前国外的外骨骼康复机器人有以下几种。
1.1.1以色列Re Walk Robotics公司的Re Walk机器人 2014年6月，Re Walk Robotics公司研制成功外骨骼产品Re Walk机器人。该机器人在手腕处放置控制器，人体工程学绑带把外骨骼和患者双腿进行捆绑，多个传感器安置在整套装备各个节点，传感器将测试重心的前移量反馈到控制系统，系统模仿人体正常的行走姿态，从而帮助患者获得行走能力，同时，该设备还可以帮助患者完成转身和站立等日常动作[5]。
1.1.2瑞士HCOMA AG公司的下肢康复机器人 该公司研发的智能型悬挂式Lokomat下肢康复机器人，该机器人将反馈与评估融合在一起，并添加虚拟现实，同时将下肢运动障碍患者进行专业拟合行走步态，从而训练和恢复患者的行走能力[6]。
1.1.3美国Ekso Bionics公司的外骨骼康复机器人 该公司生产的外骨骼机器人运用人体工程对人体行走步态进行拟合，通过整套设备多个传感器的反馈到控制器的信号，利用单关节驱动人体下肢进行活动，使下肢运动障碍患者重新获得行走能力[7]。, 百拇医药(薛建明)