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走进上肢双臂康复机器人的世界
时间：2018-11-02 16:34:00
来源：上海机器人产业技术研究院
作者：小R
脑卒中，通常被称为“中风”或脑血管意外，是指由急性脑血管疾病引起的持续性的大脑神经功能缺损，脑卒中及脑外伤后约85%的患者伴有上肢功能障碍，我国每年新发脑卒中的人数超过200万，70%的患者遗留有不同程度的功能障碍，包括运动、感觉、认知、语言、心理等方面。
在康复医学领域，脑卒中患者的康复治疗一般由理疗师与患者通过一对一的直接长时间肢体接触，由理疗师协助患者进行肢体运动，附加语言交流、药物治疗等，训练患者进行大量反复的重复性运动，逐渐刺激受损脑部神经，修复脑神经，这种重复性一对一训练的效率低、成本高、不宜在家操作，上肢双臂康复机器人作为一种适于长时间、繁杂重复性劳动工作的机械系统应运而生。
双臂康复机器人主要分为两种，一种是末端牵引式机器人，一种是外骨骼式机器人。早期研究的上肢康复设备是基于末端效应机器人设计，它是通过牵引病人的手或前臂的一个点进行训练，外骨骼机器人通常具有类似于人的肢体的运动结构，为患肢提供重力补偿，具有多个自由度，可以协助患者上肢关节进行复合运动。它不但可以实现高强度，高稳定的重复式训练，而且能够精确的保证训练效率和强度。
在训练过程中，双臂康复机器人为0-5级肌力的患者提供了功能性的被动-助动-主动模式的康复训练，主动运动过程中，患者依靠自身肌肉力量实现上肢各关节运动，机器人在跟随运动的过程中施加阻力或助力，实现对人体上肢运动参数的测量，进行康复效果评估；在被动模式下，双臂机器人融合了个关节的单关节运动和一些简单的日常生活功能性动作的练习，如进食、取物等；在助动模式下，利用机器人实现肢体在意图方向上的相关运动，各个关节进行相应的运动，实现针对性的康复训练。
相比手动物理疗法，上肢双臂康复机器人提供治疗持续时间较长，它可以在完全没有治疗师的情况下指导病人进行康复训练。通过客观的测试数据来评估病人的情况。这样不但确保更高效，科学的治疗，而且还大大的降低了成本。
此外，双臂康复机器人通过与虚拟游戏的结合，提供一个娱乐的治疗方式，让患者通过上肢的运动来实时控制游戏中虚拟物体的变化，增加趣味性及主动性，并在上肢运动训练的同时，融合了图像识别、记忆逻辑思维等认知能力的训练，提升了认知能力、记忆能力、协调能力和本体感觉，最大限度恢复患者的脑神经功能，促进病人积极主动的参与到康复练习，大大提升了康复效率。
随着科技化进程飞速发展，康复机器人技术研究已经到了一个新的高度。除脑卒中患者外，上肢双臂康复机器人技术还广泛适用于神经系统疾病，如脑外伤、颈髓损伤、认知障碍、老年痴呆、帕金森症、脑瘫、大脑发育迟缓等各种因素引起的上肢运动障碍或者认知障碍患者，康复机器人的研究特别还是上肢康复机器人的研究，将为患者代来更多的希望，可以大大减轻巨额的康复费用带来的家庭社会负担。
此外，上肢双臂康复机器人系统是复杂的多学科交叉、高度融合的机电一体化系统，展开它的研究可以进一步促进机器人学科、现代结构学、机械仿生设计、虚拟现实技术等的发展。相信在不久将来，上肢双臂康复机器人在应对脑卒中患者的康复训练中将得到广泛的应用。
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