康复机器人是当前机器人领域的研究热点，也是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。世界卫生组织康复专家咨询团成员、世界卫生组织康复合作中心主任、中山大学附属第一医院卓大宏教授认为，随着机器人技术进入康复治疗领域，机器人理疗师、智能假肢(IP)等高端的功能康复手段的出现，都将大大提升和拓展康复医学的发展水平和发展空间。
康复机器人发展趋势
早在上世纪6、70年代，人们就尝试把为残疾人服务的机器人系统产品化。但由于诸多因素，这些尝试并不成功。其中两个最主要的原因就是，由于人机接口的技术发展受限，康复机器人在设计上就存在先天的不足。另一个是因为单价过高，从而导致康复机器人在实际应用中产品化的失败。20 世纪80 年代是康复机器人研究的起步阶段，1990 年后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。
有专家认为，智能化、人性化及模块化将是下一步康复机器人的主要发展方向。智能化是指发展和综合应用各种智能控制技术，开发和完善丰富多样的人机接口，进一步提高机器人的智能水平，同时简化用户的控制，使机器人能够通过最简单的指令完成操作。结合通讯技术、网络技术和智能家居技术，使机器人能更有效地与用户及周边环境融合起来。同时，机器人的设计上更体现以患者为中心的思路，与用户有反馈沟通的能力。另外，要实现机器人的批量生产，硬件部分都应按统一的标准模块化设计。这样，最终的产品才能具备技术兼容性及快捷的更新和升级能力。
几种有代表性的康复机器人
医院搬运机器人：这种机器人主要服务于那些行动不便的患者，能举起和移动重达135磅的人。它还能识别特定语句执行任务，例如“请把我从躺椅上抬起来”。日本名古屋RIKEN生物模仿控制研究中心成功研制的RI-MAN就是这样一款医院搬运工。它的身高为158厘米，重量为100公斤，其手臂和躯干上安装的接触传感器能够产生感应，相应的指令可实现抬举搬运患者。
图1：日本名古屋RIKEN生物模仿控制研究中心成功研制的医院搬运机器人RI-MAN 智能轮椅：它主要服务于无法行动的脊椎受损病人。据统计，美国有430万人依赖轮椅行动，但在代步以外，大部分轮椅都不具有其他功能。对于脊椎受损患者，他们除了不能行走，双臂也陷于瘫痪。智能轮椅除了轮椅的基本功能外，它的机械臂还能辅助病人完成喝水、服药、吃饭等动作。
日前，来自美国MIT计算机科学和人工智能实验室的两位研究人员研制出了一种具有革命性机器人轮椅：可以在基于导航的情况下完全通过语音控制的方式在空间内移动。这种轮椅可以自动识别使用者的语音命令，依靠无线Wi-Fi系统及各节点产生地图，然后利用地图进行导航。同时，它还配备了测距仪和传感器，确保在行进过程中不会撞到人或其他障碍。开发团队采用了亚马逊的MechanicalTurk平台来帮助机器人轮椅能够理解使用者说出的语音命令。这个系统可以帮助机器人轮椅更好地掌握更大的词汇量。研究人员还希望增加机械手臂以帮助病人进一步容易控制物体，比如拿杯子等等。
图2：美国麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室研制的可语音控制的智能轮椅 机械假肢：瘫痪人群最大的痛苦莫过于无法站立行走，这款可穿戴的机械假肢为他们带来了希望。穿上它就像套上一副盔甲，并采用电池供电、电机驱动代替腿部神经肌肉功能，带动腿部行走。目前，这种机械假肢已作为康复设备在医院、康复中心等应用，并将在2014年推出个人版本。
图3：机械假肢助力残疾人行走 前谷歌创新主管松冈容子表示，对于外骨骼来说，这种产品从科幻小说里走出来并转为商业化现实的时机已经成熟。她指出，电池技术已经取得了重大的改进，塑胶和碳化纤维等材料已经变得越来越轻，而且耐用度也正在不断增强；而与此同时，机器人系统也已经变得更加容易控制。松冈容子认为，这种用于医疗用途的设备的成本仍旧是个障碍，原因是像这样的特种设备的销售量较小，因此难以压低价格。
康复治疗机器人：洛克马(Lokomat)下肢康复机器人由瑞士一家医疗器械公司与瑞士苏黎世大学医学院康复中心合作推出，这个全自动下肢康复机器人主要由固定髋部和双下肢的外骨骼式矫正器、减重支持系统和运动跑台组成。在康复训练过程中，减重支持系统通过悬吊病人胸腰部绷带来支撑病人的部分体重，病人的双下肢由三个可以调节的固定带固定到外骨骼式的矫正器上，足部可以佩戴一个升降带固定病人的双侧踝关节并使其处于中立位置，当病人在迈步时可被动地引起足背屈。病人的髋关节和膝关节由计算机控制，并配有相应的位置和力量感受器，根据病人的实际情况自动调节运动参数，实现最佳的康复训练。
图4：脊髓损伤患者进行下肢康复机器人步行训练
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发表于 2016-1-15 15:58:40
发表于 2016-5-12 00:33:46
