上肢康复机器人研究综述

姚玉峰1, 2 裴硕1 郭军龙1 王佳佳1 (1.哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室;2.威海经济技术开发区天智创新技术研究院)
摘要:目前脑卒中患者的运动康复主要由康复医师辅助完成,但我国的康复医疗资源并不充裕,无法满足当下迫切的卒中及偏瘫康复需求。机器人辅助康复治疗是一项帮助脑卒中患者康复的新技术。上肢康复机器人能够辅助上肢偏瘫患者完成康复训练、恢复运动能力,并降低医师工作强度,目前已被应用于临床治疗。首先分析人体上肢生理结构,并引出脑卒中患者的康复需求;进而根据交互方式与驱动形式将上肢康复机器人分类,详述其结构特点与应用场景;同时归纳上肢康复机器人的典型控制策略、总结脑卒中量级与运动能力的评定标准;最后,指出目前上肢康复机器人目前面临的挑战,并展望了发展趋势。从医工结合的角度梳理上肢康复机器人的研究现状,总结技术的不足,为本领域的创新和实践提供了研究思路。
关键词:脑卒中康复;上肢康复机器人;控制策略;康复评定

目录介绍

0 前言

1 上肢生理结构与康复训练需求

1.1 肩关节肘关节生理结构

1.2 上肢康复需求

1.2.1 多样化的训练模式

1.2.2 个性化的任务规划

1.2.3 合理的康复评定标准

2 上肢康复机器人分类

2.1 末端驱动式

2.2 外骨骼式

2.2.1 电机驱动式

2.2.2 气动驱动式

2.2.3 弹性驱动器驱动式

3 上肢康复模式

3.1 辅助模式

3.1.1 被动辅助模式

3.1.2 部分辅助模式

(1) 基于生物电信号感知与控制

(2) 基于力信号感知与控制

(3) 无传感器控制

3.2 矫正模式

3.3 阻力模式

4 脑卒中的康复评定标准

5 未来发展方向

5.1 脑卒中康复机理

5.2 康复训练的安全性

5.3 人机工程学与新型驱动技术

5.4 柔顺控制与智能控制

5.5 大数据与人工智能

6 结论与展望

 

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