康復(fù)機(jī)械手臂-安陽(yáng)專利成果轉(zhuǎn)化中心

1、13一、項(xiàng)目研究的背景及意義一、項(xiàng)目研究的背景及意義 1、項(xiàng)目研究的背景項(xiàng)目研究的背景 中風(fēng)是一組好發(fā)于中、老年人的急性腦血管病，中風(fēng)是一組好發(fā)于中、老年人的急性腦血管病，其特點(diǎn)是發(fā)病率高、死亡率高、致殘率高、復(fù)發(fā)其特點(diǎn)是發(fā)病率高、死亡率高、致殘率高、復(fù)發(fā)率高、并發(fā)癥多等特點(diǎn)，因此又稱率高、并發(fā)癥多等特點(diǎn)，因此又稱“四高一多四高一多”癥，是嚴(yán)重威脅人類健康的疾病。我國(guó)每年新發(fā)癥，是嚴(yán)重威脅人類健康的疾病。我國(guó)每年新發(fā)完全性腦中風(fēng)完全性腦中風(fēng)120120150150萬(wàn)人萬(wàn)人，死亡者，死亡者8080100100萬(wàn)人萬(wàn)人，死亡人數(shù)占發(fā)病人數(shù)死亡人數(shù)占發(fā)病人數(shù)66.766.7，存活者中約存活者中約75

2、75致致殘，殘，5 5年內(nèi)復(fù)發(fā)率高達(dá)年內(nèi)復(fù)發(fā)率高達(dá)4141。美國(guó)每年有。美國(guó)每年有5050萬(wàn)萬(wàn)人發(fā)人發(fā)病，其中病，其中1515萬(wàn)萬(wàn)人死亡。存活者中需要醫(yī)療照顧的人死亡。存活者中需要醫(yī)療照顧的200200余萬(wàn)余萬(wàn)人。人。4 就世界范圍來說俄羅斯、芬蘭、香港的發(fā)病率就世界范圍來說俄羅斯、芬蘭、香港的發(fā)病率更高。香港每更高。香港每10001000人當(dāng)中便有人當(dāng)中便有1010至至2020人曾經(jīng)中風(fēng)，人曾經(jīng)中風(fēng)，每年新增病例達(dá)每年新增病例達(dá)1400014000 例左右，因中風(fēng)入院的病人例左右，因中風(fēng)入院的病人數(shù)目超過兩萬(wàn)，占全年入院總?cè)藬?shù)的數(shù)目超過兩萬(wàn)，占全年入院總?cè)藬?shù)的1/51/5，所導(dǎo)致，所導(dǎo)致的死

3、亡個(gè)案每年更逾的死亡個(gè)案每年更逾3000 3000 例。例。 近年來的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明中風(fēng)的發(fā)病率在逐年上近年來的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明中風(fēng)的發(fā)病率在逐年上升，發(fā)病的年齡也在年輕化，青壯年的發(fā)病率所占升，發(fā)病的年齡也在年輕化，青壯年的發(fā)病率所占比例達(dá)到比例達(dá)到10%左右，甚至嬰兒也會(huì)患中風(fēng)。根據(jù)現(xiàn)左右，甚至嬰兒也會(huì)患中風(fēng)。根據(jù)現(xiàn)在的醫(yī)療技術(shù)，也只是把這些生命從死亡線上挽救在的醫(yī)療技術(shù)，也只是把這些生命從死亡線上挽救回來，可是傷殘帶給他們的問題又是一生的困擾。回來，可是傷殘帶給他們的問題又是一生的困擾。52、項(xiàng)目研究的意義、項(xiàng)目研究的意義 偏癱康復(fù)訓(xùn)練的傳統(tǒng)方法是治療師對(duì)患者進(jìn)行偏癱康復(fù)訓(xùn)練的傳統(tǒng)方法是治療師

4、對(duì)患者進(jìn)行手把手的訓(xùn)練。病人中風(fēng)以后，部分中樞神經(jīng)受到手把手的訓(xùn)練。病人中風(fēng)以后，部分中樞神經(jīng)受到損傷，對(duì)身體某一部分的運(yùn)動(dòng)控制功能喪失，臨床損傷，對(duì)身體某一部分的運(yùn)動(dòng)控制功能喪失，臨床上表現(xiàn)為偏癱。急性期內(nèi)癱肢通常衰弱無力，即處上表現(xiàn)為偏癱。急性期內(nèi)癱肢通常衰弱無力，即處于軟癱期；大約治療一周以后，肌張力逐漸增高，于軟癱期；大約治療一周以后，肌張力逐漸增高，出現(xiàn)異常運(yùn)動(dòng)模式，繼續(xù)進(jìn)行康復(fù)治療，可以恢復(fù)出現(xiàn)異常運(yùn)動(dòng)模式，繼續(xù)進(jìn)行康復(fù)治療，可以恢復(fù)部分或全部運(yùn)動(dòng)功能。在這整個(gè)過程中，偏癱患者部分或全部運(yùn)動(dòng)功能。在這整個(gè)過程中，偏癱患者上肢的各種動(dòng)作必須在治療師的輔助之下才能完成。上肢的各種動(dòng)作必

5、須在治療師的輔助之下才能完成。通常治療師要握住患者的患肢，通過各種手法輔助通常治療師要握住患者的患肢，通過各種手法輔助患者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。這種訓(xùn)練方式存在如下一些問題：患者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。這種訓(xùn)練方式存在如下一些問題： 6 （1 1）一名治療師只能同時(shí)對(duì)一名患者進(jìn)行動(dòng)作）一名治療師只能同時(shí)對(duì)一名患者進(jìn)行動(dòng)作訓(xùn)練，訓(xùn)練效率低下；訓(xùn)練，訓(xùn)練效率低下； （2 2）由于治療師自身的原因，可能無法保證患）由于治療師自身的原因，可能無法保證患者得到足夠的訓(xùn)練強(qiáng)度；者得到足夠的訓(xùn)練強(qiáng)度； （3 3）訓(xùn)練會(huì)受到不同治療師自身因素的影響，）訓(xùn)練會(huì)受到不同治療師自身因素的影響，治療效果多取決于治療師的經(jīng)驗(yàn)和水平；治療效果多取

6、決于治療師的經(jīng)驗(yàn)和水平； （4 4）不能精確控制和記錄訓(xùn)練參數(shù)（運(yùn)動(dòng)速度、）不能精確控制和記錄訓(xùn)練參數(shù)（運(yùn)動(dòng)速度、軌跡、強(qiáng)度等），不利于治療方案的確定和改進(jìn)；軌跡、強(qiáng)度等），不利于治療方案的確定和改進(jìn)； （5 5）不能記錄描述康復(fù)進(jìn)程的各種數(shù)據(jù)，康復(fù)）不能記錄描述康復(fù)進(jìn)程的各種數(shù)據(jù)，康復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)不夠客觀；評(píng)價(jià)指標(biāo)不夠客觀； （6 6）無法建立訓(xùn)練參數(shù)和康復(fù)指標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)）無法建立訓(xùn)練參數(shù)和康復(fù)指標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不利于偏癱患者神經(jīng)康復(fù)規(guī)律的深入研究；關(guān)系，不利于偏癱患者神經(jīng)康復(fù)規(guī)律的深入研究； （7 7）不能向患者提供實(shí)時(shí)直觀的反饋信息；）不能向患者提供實(shí)時(shí)直觀的反饋信息； 7 （8 8）訓(xùn)練

7、過程不具吸引力，患者被動(dòng)接受）訓(xùn)練過程不具吸引力，患者被動(dòng)接受治療，參與治療的主動(dòng)性不夠。另外，由于缺乏治療，參與治療的主動(dòng)性不夠。另外，由于缺乏客觀可控的手段對(duì)整個(gè)康復(fù)過程進(jìn)行監(jiān)控，因此客觀可控的手段對(duì)整個(gè)康復(fù)過程進(jìn)行監(jiān)控，因此在現(xiàn)有的各種治療方案中，治療結(jié)果并沒有明顯在現(xiàn)有的各種治療方案中，治療結(jié)果并沒有明顯的優(yōu)劣之分。就是說，對(duì)現(xiàn)有治療方法還沒有有的優(yōu)劣之分。就是說，對(duì)現(xiàn)有治療方法還沒有有效的辦法可以進(jìn)行比較和優(yōu)化。效的辦法可以進(jìn)行比較和優(yōu)化。 采用機(jī)器人輔助治療的技術(shù)，有可能解決上采用機(jī)器人輔助治療的技術(shù)，有可能解決上述所有的問題。首先，機(jī)器人不存在述所有的問題。首先，機(jī)器人不存在“疲

8、倦疲倦”的的問題，能夠滿足不同患者對(duì)訓(xùn)練強(qiáng)度的要求；其問題，能夠滿足不同患者對(duì)訓(xùn)練強(qiáng)度的要求；其次，機(jī)器人可以將治療師從繁重的訓(xùn)練任務(wù)中解次，機(jī)器人可以將治療師從繁重的訓(xùn)練任務(wù)中解放出來，而專注于制定治療方案、分析訓(xùn)練數(shù)據(jù)、放出來，而專注于制定治療方案、分析訓(xùn)練數(shù)據(jù)、優(yōu)化訓(xùn)練內(nèi)容并改進(jìn)機(jī)器人的功能；再次，機(jī)器優(yōu)化訓(xùn)練內(nèi)容并改進(jìn)機(jī)器人的功能；再次，機(jī)器人可以客觀記錄訓(xùn)練過程中患者受損肢體的位置、人可以客觀記錄訓(xùn)練過程中患者受損肢體的位置、8 方向、速度以及所產(chǎn)生的力等客觀數(shù)據(jù)，供治療師方向、速度以及所產(chǎn)生的力等客觀數(shù)據(jù)，供治療師分析，以評(píng)價(jià)治療的效果；更進(jìn)一步，機(jī)器人所記分析，以評(píng)價(jià)治療的效果；

9、更進(jìn)一步，機(jī)器人所記錄下的詳細(xì)數(shù)據(jù)，使得治療師有可能從中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錄下的詳細(xì)數(shù)據(jù)，使得治療師有可能從中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)與治療結(jié)果之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而有可能深入了解與治療結(jié)果之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而有可能深入了解中樞神經(jīng)康復(fù)的規(guī)律，并進(jìn)一步了解人類大腦與人中樞神經(jīng)康復(fù)的規(guī)律，并進(jìn)一步了解人類大腦與人類運(yùn)動(dòng)功能之間控制與影響的關(guān)系，為人類大腦的類運(yùn)動(dòng)功能之間控制與影響的關(guān)系，為人類大腦的開發(fā)開辟新的天地；開發(fā)開辟新的天地； 還有，使用機(jī)器人技術(shù)可以通過多媒體技術(shù)為還有，使用機(jī)器人技術(shù)可以通過多媒體技術(shù)為患者提供豐富多彩的訓(xùn)練內(nèi)容，使患者能夠積極參患者提供豐富多彩的訓(xùn)練內(nèi)容，使患者能夠積極參與治療，并及時(shí)得到治療

10、效果的反饋信息；最后，與治療，并及時(shí)得到治療效果的反饋信息；最后，使用機(jī)器人治療技術(shù)，使得遠(yuǎn)程治療和集中治療使用機(jī)器人治療技術(shù)，使得遠(yuǎn)程治療和集中治療（一名治療師同時(shí)為幾名患者提供指導(dǎo)）成為可能。（一名治療師同時(shí)為幾名患者提供指導(dǎo)）成為可能。9 另外，二十世紀(jì)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，也為機(jī)器人另外，二十世紀(jì)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，也為機(jī)器人參與神經(jīng)康復(fù)治療提供了可能。目前機(jī)器人已經(jīng)在運(yùn)參與神經(jīng)康復(fù)治療提供了可能。目前機(jī)器人已經(jīng)在運(yùn)動(dòng)功能障礙患者的護(hù)理方面得到了廣泛的應(yīng)用。上世動(dòng)功能障礙患者的護(hù)理方面得到了廣泛的應(yīng)用。上世紀(jì)紀(jì)90 90 年代，人們開始將目光投向機(jī)器人應(yīng)用的另一年代，人們開始將目光投向機(jī)器人

11、應(yīng)用的另一領(lǐng)域領(lǐng)域治療機(jī)器人。治療機(jī)器人將主要使用以下技術(shù)：治療機(jī)器人。治療機(jī)器人將主要使用以下技術(shù)：1 1、機(jī)器人技術(shù)；、機(jī)器人技術(shù)；2 2、傳感器技術(shù)；、傳感器技術(shù)； 3 3、信息技術(shù)；、信息技術(shù)；4 4、電子通訊技術(shù)。電子通訊技術(shù)。 本項(xiàng)目的主要目標(biāo)就是使用這四種技術(shù)，設(shè)計(jì)一本項(xiàng)目的主要目標(biāo)就是使用這四種技術(shù)，設(shè)計(jì)一種輔助偏癱病人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的機(jī)器人，將之應(yīng)用于種輔助偏癱病人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的機(jī)器人，將之應(yīng)用于臨床使用，通過對(duì)患者使用情況的分析，探索患者病臨床使用，通過對(duì)患者使用情況的分析，探索患者病情情訓(xùn)練內(nèi)容訓(xùn)練內(nèi)容康復(fù)效果三者之間的關(guān)系，達(dá)到康復(fù)效果三者之間的關(guān)系，達(dá)到提高訓(xùn)練效率和優(yōu)

12、化康復(fù)效果的目的。提高訓(xùn)練效率和優(yōu)化康復(fù)效果的目的。返回主目錄返回主目錄10 二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 康復(fù)機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人和醫(yī)用機(jī)器人的結(jié)合?？祻?fù)機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人和醫(yī)用機(jī)器人的結(jié)合。第一次嘗試把為殘疾人服務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)產(chǎn)品化是第一次嘗試把為殘疾人服務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)產(chǎn)品化是在在20 20 世紀(jì)的世紀(jì)的60 60 年代到年代到70 70 年代。實(shí)踐證明這些嘗試年代。實(shí)踐證明這些嘗試都失敗了都失敗了, ,其主要有其主要有2 2個(gè)方面原因：其一是設(shè)計(jì)的不個(gè)方面原因：其一是設(shè)計(jì)的不理想理想, ,尤其是人機(jī)接口；另一個(gè)不是技術(shù)的原因尤其是人機(jī)接口；另一個(gè)不是技術(shù)的原因, ,而而是因?yàn)閱蝺r(jià)太

13、高導(dǎo)致了康復(fù)機(jī)器人產(chǎn)品化的失敗。是因?yàn)閱蝺r(jià)太高導(dǎo)致了康復(fù)機(jī)器人產(chǎn)品化的失敗。20 20 世紀(jì)世紀(jì)80 80 年代是康復(fù)機(jī)器人研究的起步階段年代是康復(fù)機(jī)器人研究的起步階段, ,美國(guó)、美國(guó)、英國(guó)和加拿大在康復(fù)機(jī)器人方面的研究處于世界的英國(guó)和加拿大在康復(fù)機(jī)器人方面的研究處于世界的領(lǐng)先地位。目前領(lǐng)先地位。目前, ,康復(fù)機(jī)器人的研究主要集中在康復(fù)康復(fù)機(jī)器人的研究主要集中在康復(fù)機(jī)械手、醫(yī)院機(jī)器人系統(tǒng)、智能輪椅、假肢和康復(fù)機(jī)械手、醫(yī)院機(jī)器人系統(tǒng)、智能輪椅、假肢和康復(fù)治療機(jī)器人等幾個(gè)方面治療機(jī)器人等幾個(gè)方面。其中康復(fù)機(jī)械手國(guó)內(nèi)已經(jīng)其中康復(fù)機(jī)械手國(guó)內(nèi)已經(jīng)先后研究出了一系列產(chǎn)品：先后研究出了一系列產(chǎn)品：11 如下

14、圖如下圖1 1所示為所示為肩關(guān)節(jié)肩關(guān)節(jié)專用機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)專用機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)肩關(guān)節(jié)的前屈、肩關(guān)節(jié)的前屈、 后伸、外展、內(nèi)收及上舉、旋后伸、外展、內(nèi)收及上舉、旋轉(zhuǎn)各種運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)各種運(yùn)動(dòng)。12圖圖2 2供供肘關(guān)節(jié)肘關(guān)節(jié)功能恢復(fù)之用。功能恢復(fù)之用。13圖圖3 3采用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式，模擬手指自然運(yùn)動(dòng)軌跡，采用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式，模擬手指自然運(yùn)動(dòng)軌跡， 適用于適用于手指手指康復(fù)鍛煉。配置左、右手套件，康復(fù)鍛煉。配置左、右手套件， 左、左、右手均可使用。右手均可使用。14 這些產(chǎn)品的共同點(diǎn)：都針對(duì)某一關(guān)節(jié)進(jìn)行康這些產(chǎn)品的共同點(diǎn)：都針對(duì)某一關(guān)節(jié)進(jìn)行康復(fù)鍛煉，是在患者患肢上的一點(diǎn)進(jìn)行牽引，以這復(fù)鍛煉，是在患者患肢上的一點(diǎn)

15、進(jìn)行牽引，以這一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡來替代整個(gè)患肢的運(yùn)動(dòng)軌跡，并一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡來替代整個(gè)患肢的運(yùn)動(dòng)軌跡，并確定患肢上各關(guān)節(jié)的活動(dòng)。其只能帶動(dòng)患者患肢確定患肢上各關(guān)節(jié)的活動(dòng)。其只能帶動(dòng)患者患肢做小幅度的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)范圍僅限于患者身體正前做小幅度的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)范圍僅限于患者身體正前方的小塊區(qū)域，不能帶動(dòng)患者患肢做向體側(cè)的大方的小塊區(qū)域，不能帶動(dòng)患者患肢做向體側(cè)的大范圍大幅度的伸展運(yùn)動(dòng)，從而不能充分提供中樞范圍大幅度的伸展運(yùn)動(dòng)，從而不能充分提供中樞神經(jīng)康復(fù)所需的運(yùn)動(dòng)刺激。而且，機(jī)器人對(duì)患肢神經(jīng)康復(fù)所需的運(yùn)動(dòng)刺激。而且，機(jī)器人對(duì)患肢的支撐不具靈活性，不利于患者發(fā)揮患肢的殘余的支撐不具靈活性，不利于患者發(fā)揮患肢的殘

16、余功能。功能。 返回主目錄返回主目錄15 三、機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)、功能及特點(diǎn)三、機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)、功能及特點(diǎn) 基于前面所述現(xiàn)有產(chǎn)品的局限性，本項(xiàng)目的目基于前面所述現(xiàn)有產(chǎn)品的局限性，本項(xiàng)目的目標(biāo)是研制一臺(tái)用于偏癱上肢復(fù)合運(yùn)動(dòng)康復(fù)輔助訓(xùn)練標(biāo)是研制一臺(tái)用于偏癱上肢復(fù)合運(yùn)動(dòng)康復(fù)輔助訓(xùn)練的機(jī)器人。通過機(jī)器人對(duì)患者患肢的牽引，不僅可的機(jī)器人。通過機(jī)器人對(duì)患者患肢的牽引，不僅可以在多個(gè)運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)幫助患者完成上肢多關(guān)節(jié)、大以在多個(gè)運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)幫助患者完成上肢多關(guān)節(jié)、大范圍、大幅度的復(fù)合運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練，而且可根據(jù)不范圍、大幅度的復(fù)合運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練，而且可根據(jù)不同情況允許患者進(jìn)行自主支撐，有利于患者發(fā)揮患同情況允許患者進(jìn)行自

17、主支撐，有利于患者發(fā)揮患肢的殘余功能。肢的殘余功能。在臨床應(yīng)用上，通過對(duì)不同類型的在臨床應(yīng)用上，通過對(duì)不同類型的患者進(jìn)行機(jī)器人輔助康復(fù)訓(xùn)練的方式，提取大量臨患者進(jìn)行機(jī)器人輔助康復(fù)訓(xùn)練的方式，提取大量臨床治療數(shù)據(jù)，為臨床治療方案的制定和優(yōu)化提供客床治療數(shù)據(jù)，為臨床治療方案的制定和優(yōu)化提供客觀依據(jù)；歸納出易于測(cè)量、便于反饋的康復(fù)評(píng)價(jià)指觀依據(jù)；歸納出易于測(cè)量、便于反饋的康復(fù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，向患者和治療人員提供實(shí)時(shí)、直觀的反饋信息；標(biāo)，向患者和治療人員提供實(shí)時(shí)、直觀的反饋信息；對(duì)比治療參數(shù)和康復(fù)指標(biāo)之間的關(guān)系，進(jìn)而總結(jié)出對(duì)比治療參數(shù)和康復(fù)指標(biāo)之間的關(guān)系，進(jìn)而總結(jié)出機(jī)器人輔助偏癱康復(fù)訓(xùn)練的初步規(guī)律。機(jī)器人輔助

18、偏癱康復(fù)訓(xùn)練的初步規(guī)律。161 1、康復(fù)機(jī)器人手臂組成結(jié)構(gòu)、康復(fù)機(jī)器人手臂組成結(jié)構(gòu) 康復(fù)機(jī)器人手臂由三個(gè)子系統(tǒng)組成：康復(fù)機(jī)器人手臂由三個(gè)子系統(tǒng)組成： （1）輔助訓(xùn)練系統(tǒng)：機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和控制部）輔助訓(xùn)練系統(tǒng)：機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和控制部分，直接向患者提供輔助康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作和訓(xùn)練模分，直接向患者提供輔助康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作和訓(xùn)練模式。式。 （2）信息反饋系統(tǒng)：包括患者生理信號(hào)采集）信息反饋系統(tǒng)：包括患者生理信號(hào)采集和處理模塊以及康復(fù)訓(xùn)練參數(shù)和癱肢運(yùn)動(dòng)參數(shù)的和處理模塊以及康復(fù)訓(xùn)練參數(shù)和癱肢運(yùn)動(dòng)參數(shù)的處理塊和參數(shù)顯示模塊，向患者提供康復(fù)訓(xùn)練過處理塊和參數(shù)顯示模塊，向患者提供康復(fù)訓(xùn)練過程中的各種參數(shù)。程中的各種參數(shù)。 （

19、3）康復(fù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)：包括對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行比）康復(fù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)：包括對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行比較分析模塊，給出對(duì)癱肢康復(fù)效果的評(píng)價(jià)。較分析模塊，給出對(duì)癱肢康復(fù)效果的評(píng)價(jià)。17輔助訓(xùn)練系統(tǒng)輔助訓(xùn)練系統(tǒng)偏癱患者偏癱患者 信息反饋系統(tǒng)信息反饋系統(tǒng) 康復(fù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)康復(fù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 參數(shù)參數(shù) 評(píng)價(jià)評(píng)價(jià) 結(jié)果結(jié)果生理信息生理信息 生理信息生理信息 評(píng)價(jià)結(jié)果評(píng)價(jià)結(jié)果運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 參數(shù)參數(shù) 訓(xùn)練訓(xùn)練 內(nèi)容內(nèi)容 反饋信息反饋信息 圖圖 4 4 機(jī)器人子系統(tǒng)與患者的關(guān)系機(jī)器人子系統(tǒng)與患者的關(guān)系18本設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分見下圖：本設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分見下圖：192 2、康復(fù)機(jī)器人的功能描述：、康復(fù)機(jī)器人的功能描述： 康復(fù)機(jī)器人輔助患者進(jìn)行上

20、肢肩、肘、腕、手指關(guān)節(jié)在三康復(fù)機(jī)器人輔助患者進(jìn)行上肢肩、肘、腕、手指關(guān)節(jié)在三維空間進(jìn)行大幅度、多種類的綜合康復(fù)訓(xùn)練，其運(yùn)動(dòng)域應(yīng)涵蓋維空間進(jìn)行大幅度、多種類的綜合康復(fù)訓(xùn)練，其運(yùn)動(dòng)域應(yīng)涵蓋正常人上肢全部運(yùn)動(dòng)范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)、主動(dòng)運(yùn)動(dòng)、助正常人上肢全部運(yùn)動(dòng)范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)、主動(dòng)運(yùn)動(dòng)、助力運(yùn)動(dòng)、抗阻運(yùn)動(dòng)等四項(xiàng)基本訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)模式。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以下力運(yùn)動(dòng)、抗阻運(yùn)動(dòng)等四項(xiàng)基本訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)模式。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)方式, ,如附件示意圖：如附件示意圖： （1 1）肩部可進(jìn)行水平、上下和這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的組合劃圓弧運(yùn)動(dòng)；）肩部可進(jìn)行水平、上下和這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的組合劃圓弧運(yùn)動(dòng)； （2 2）肘可進(jìn)行開合、小臂內(nèi)旋外

21、翻旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；）肘可進(jìn)行開合、小臂內(nèi)旋外翻旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； (3(3）手腕可進(jìn)行翻腕、側(cè)偏這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的組合劃圓弧運(yùn)動(dòng)；）手腕可進(jìn)行翻腕、側(cè)偏這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的組合劃圓弧運(yùn)動(dòng)； (4)(4)手指（除拇指）可進(jìn)行屈伸運(yùn)動(dòng)。手指（除拇指）可進(jìn)行屈伸運(yùn)動(dòng)。 這些運(yùn)動(dòng)（鍛煉）可以獨(dú)立進(jìn)行，也可以進(jìn)行組合運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)（鍛煉）可以獨(dú)立進(jìn)行，也可以進(jìn)行組合運(yùn)動(dòng)，從而有效、全面的鍛煉上肢的各個(gè)關(guān)節(jié)和主要肌肉功能，通過從而有效、全面的鍛煉上肢的各個(gè)關(guān)節(jié)和主要肌肉功能，通過上肢的運(yùn)動(dòng)來刺激反射給大腦運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，以達(dá)到大腦運(yùn)動(dòng)神經(jīng)上肢的運(yùn)動(dòng)來刺激反射給大腦運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，以達(dá)到大腦運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的功能代償和重組。的功能代償和重組。 20 并要

22、求機(jī)器人能具備示教功能，以便實(shí)現(xiàn)機(jī)器并要求機(jī)器人能具備示教功能，以便實(shí)現(xiàn)機(jī)器人適應(yīng)不同患者的訓(xùn)練需要，同時(shí)機(jī)器人能夠及時(shí)、人適應(yīng)不同患者的訓(xùn)練需要，同時(shí)機(jī)器人能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地采集反饋康復(fù)訓(xùn)練過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（速度、準(zhǔn)確地采集反饋康復(fù)訓(xùn)練過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（速度、作用力、姿位、時(shí)間等），以便能對(duì)康復(fù)訓(xùn)練效果作用力、姿位、時(shí)間等），以便能對(duì)康復(fù)訓(xùn)練效果做出客觀的評(píng)價(jià)。做出客觀的評(píng)價(jià)。 同時(shí)，為了給患者提供較好的康復(fù)鍛煉的視同時(shí)，為了給患者提供較好的康復(fù)鍛煉的視覺、聽覺環(huán)境，以及改善患者因患病導(dǎo)致的失望、覺、聽覺環(huán)境，以及改善患者因患病導(dǎo)致的失望、悲觀心情，可以通過音頻、視頻對(duì)患者神經(jīng)系統(tǒng)的悲觀心情，

23、可以通過音頻、視頻對(duì)患者神經(jīng)系統(tǒng)的刺激以獲得較好的康復(fù)效果。比如，我們針對(duì)患者刺激以獲得較好的康復(fù)效果。比如，我們針對(duì)患者的年齡播放不同的視頻片段和音頻片段（較大年紀(jì)的年齡播放不同的視頻片段和音頻片段（較大年紀(jì)的河南人喜歡豫劇，四川人喜歡川劇，青年人喜歡的河南人喜歡豫劇，四川人喜歡川劇，青年人喜歡的流行音樂、歌曲；患者希望看到的親人較早前的的流行音樂、歌曲；患者希望看到的親人較早前的書信、照片，年輕人喜歡的海濱、草原、沙漠等異書信、照片，年輕人喜歡的海濱、草原、沙漠等異域風(fēng)情音視頻等）。域風(fēng)情音視頻等）。212、產(chǎn)品特點(diǎn)：、產(chǎn)品特點(diǎn)： （1 1）有效性：通過機(jī)器人對(duì)患者患肢的牽引，）有效性：通

24、過機(jī)器人對(duì)患者患肢的牽引，不僅可以在多個(gè)運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)幫助患者完成上肢多不僅可以在多個(gè)運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)幫助患者完成上肢多關(guān)節(jié)、大范圍、大幅度的復(fù)合運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練，并關(guān)節(jié)、大范圍、大幅度的復(fù)合運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練，并可實(shí)現(xiàn)多種訓(xùn)練模式，滿足臨床訓(xùn)練的需要。機(jī)可實(shí)現(xiàn)多種訓(xùn)練模式，滿足臨床訓(xùn)練的需要。機(jī)器人能夠檢測(cè)患者與機(jī)器人之間的相互作用力，器人能夠檢測(cè)患者與機(jī)器人之間的相互作用力，在患者主動(dòng)能力不足時(shí)提供更大的輔助，在患者在患者主動(dòng)能力不足時(shí)提供更大的輔助，在患者有能力完成動(dòng)作時(shí)，適當(dāng)減小輔助甚至施加阻力，有能力完成動(dòng)作時(shí)，適當(dāng)減小輔助甚至施加阻力，以便充分發(fā)揮患者患肢殘存的功能。同時(shí)產(chǎn)品配以便充分發(fā)揮患者患肢殘存

25、的功能。同時(shí)產(chǎn)品配有音頻和視頻設(shè)備來刺激患者神經(jīng)系統(tǒng)來改善患有音頻和視頻設(shè)備來刺激患者神經(jīng)系統(tǒng)來改善患者的心情，人們常說：好心情是所有病痛的良藥！者的心情，人們常說：好心情是所有病痛的良藥！達(dá)到患處和心理同時(shí)治療的效果。達(dá)到患處和心理同時(shí)治療的效果。22 （2 2）安全性）安全性: :本研究采用了示教系統(tǒng)以適合病患程度不本研究采用了示教系統(tǒng)以適合病患程度不同的患者使用，示教系統(tǒng)可以通過采集信號(hào)獲得患者患肢同的患者使用，示教系統(tǒng)可以通過采集信號(hào)獲得患者患肢活動(dòng)范圍軌跡，并且能比較準(zhǔn)確的再現(xiàn)出這個(gè)軌跡，這樣活動(dòng)范圍軌跡，并且能比較準(zhǔn)確的再現(xiàn)出這個(gè)軌跡，這樣就不會(huì)出現(xiàn)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的拉傷問題；在意外發(fā)生時(shí)允許患者就不會(huì)出現(xiàn)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的拉傷問題；在意外發(fā)生時(shí)允許患者用健側(cè)手或腳斷開電源；設(shè)備符合相應(yīng)的醫(yī)療設(shè)備電工安用健側(cè)手或腳斷開電源；設(shè)備符合相應(yīng)的醫(yī)療設(shè)備電工安全等級(jí)。全等級(jí)。 （3 3）舒適性和靈活性：機(jī)械手臂的尺寸按照標(biāo)準(zhǔn)手臂）舒適性和靈活性：機(jī)械手臂的尺寸按照標(biāo)準(zhǔn)手臂尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且針對(duì)不