下肢康復(fù)機(jī)器人-矯形器培訓(xùn)講學(xué)

藍(lán)色.簡(jiǎn)約藍(lán)白配+線條+墨跡模版目錄1234研究背景

由于年齡的增長(zhǎng)、意外事故以及疾病等原因而使人們的行為能力逐漸衰退甚至喪失，這也使得研究人員將精力集中于使病人重獲行為能力的康復(fù)療法。康復(fù)又可分為物理康復(fù)，認(rèn)知康復(fù)，情緒康復(fù)和社會(huì)康復(fù)。在腦卒中后三個(gè)月約有三分之一幸存的患者不能恢復(fù)正常的行走功能,只能以典型的不對(duì)稱(chēng)的步態(tài)行走。同時(shí),他們的步行速度和耐力也明顯減退。年老或殘疾引起的有效功能減退的增加迫使研究人員關(guān)注如何通過(guò)康復(fù)治療讓患者恢復(fù)以前的有效功能。因此,如何改善患者的行走功能,提高其生活自理能力,使其最大限度回歸社會(huì)是當(dāng)前需要研究的重要課題。

目前對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)傷病所致肢體功能障礙的康復(fù)治療主要依賴(lài)于治療師一對(duì)一或多對(duì)一的徒手訓(xùn)練，難以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、有針對(duì)性和重復(fù)性的康復(fù)訓(xùn)練要求，特別是在國(guó)外，人工訓(xùn)練的成本很高；另外康復(fù)評(píng)價(jià)也多為主觀評(píng)價(jià)，不能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)治療效果。為解決這些康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，需要安全、定量、有效及可進(jìn)行重復(fù)訓(xùn)練的新技術(shù)，康復(fù)機(jī)器人的出現(xiàn)從某種程度上解決了這一問(wèn)題。發(fā)展歷史

早在20世紀(jì)60年代臨床學(xué)家就已經(jīng)使用ContinuousPassiveMotion（CPM）機(jī)器來(lái)協(xié)助患者手術(shù)后的康復(fù)過(guò)程。CPM是一種先進(jìn)的康復(fù)技術(shù)，它通過(guò)外力來(lái)限制肢體被動(dòng)運(yùn)動(dòng)范圍（ProgressivepassiveRangeofMotion，PROM）。

第一個(gè)多軸機(jī)器人系統(tǒng)公布是在1988年。這是一個(gè)智能機(jī)器人系統(tǒng)由帶有力傳感器的兩個(gè)雙鏈接平面機(jī)器人組成，用于關(guān)節(jié)持續(xù)被動(dòng)活動(dòng)。1996年提出的WARD（助行與康復(fù)設(shè)備），利用一個(gè)氣動(dòng)致動(dòng)器系統(tǒng)來(lái)減輕病人體重。

治療康復(fù)機(jī)器人最初重視運(yùn)動(dòng)反饋，后來(lái)擴(kuò)展至基于治療系統(tǒng)的功能性電刺激(FES)和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）。FES通過(guò)對(duì)神經(jīng)元的人工電刺激來(lái)恢復(fù)行走。盡管FES的概念是由Moe和Post提出的，但FES首次應(yīng)用于行走卻是由Liberson和他的同事在1961年為足下垂而做。1963年，Kanttrowitz完成了一個(gè)對(duì)完全癱瘓病人的四頭肌，大臀肌的表面電刺激系統(tǒng)，以協(xié)助其站立。1983年，一個(gè)在盧布爾雅那的研究小組將FES劃入常規(guī)物理療法。FES還廣泛的用做足下垂刺激器來(lái)克服脛骨前肌的衰弱。第一個(gè)商業(yè)化可植入的足下垂刺激器由RanchoLosAmigos醫(yī)學(xué)中心和美敦力公司發(fā)明。

盡管虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）已經(jīng)誕生了幾十年，但VR下肢康復(fù)的應(yīng)用最近才開(kāi)始。在1999年，Rutger之踝由Girone和他的同事發(fā)明，揭示出現(xiàn)有康復(fù)設(shè)備的缺點(diǎn)。發(fā)展現(xiàn)狀

大多數(shù)成熟的康復(fù)機(jī)器人都是以外骨骼的形式以使人們克服身體上特定的約束。盡管許多機(jī)器人外骨骼都由軍人使用，這種有前景的外骨骼在21世紀(jì)正被用于物理康復(fù)。如今最流行的康復(fù)機(jī)器人是LOPES(下肢動(dòng)力外骨骼)，它設(shè)計(jì)用來(lái)幫助病人重獲喪失的運(yùn)動(dòng)控制能力。步態(tài)訓(xùn)練器GT-1，Lokomat和Autoambulator是如今發(fā)展起來(lái)的其他的在平坦地面進(jìn)行步態(tài)訓(xùn)練的康復(fù)設(shè)備。GT-I由Hesse等人發(fā)明，應(yīng)用可移動(dòng)踏板原則，這個(gè)踏板由一個(gè)行星輪系統(tǒng)控制，在站立姿態(tài)和擺動(dòng)階段模擬足部動(dòng)作。Lokomat是一種外骨骼機(jī)器人用于幫助患者在跑步機(jī)行走過(guò)程中移動(dòng)臀部和膝蓋。AutoAmbulator用機(jī)器人的兩個(gè)手臂支撐病人體重來(lái)幫助其踏上跑步機(jī)。這些設(shè)備的局限是只能在地面上訓(xùn)練。因此，設(shè)計(jì)GT-I的小組發(fā)明了HapticWalker，它是第一個(gè)不必約束在地面訓(xùn)練的步態(tài)康復(fù)設(shè)備。上述的一些設(shè)備只幫助患者完成事先設(shè)定好的運(yùn)動(dòng)，屬于被動(dòng)康復(fù)機(jī)器人。主動(dòng)腿部外骨骼（ALEX）和腿部動(dòng)力矯型器是主動(dòng)機(jī)器人的例子，他們克服了被動(dòng)機(jī)器人的局限，允許患者有障礙的腿自由動(dòng)作并約束有傷害的動(dòng)作在此輸入標(biāo)題輸入文字輸入文字輸入文字輸入文字在此錄入綜合分析在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論ALTRCRO/KNEXO步行康復(fù)機(jī)器人技術(shù)分析

該設(shè)備包括一個(gè)單邊外骨骼和一個(gè)支撐臂。支撐臂的作用在于平衡對(duì)象以及保證外骨骼預(yù)定方向和約束其邊界。對(duì)于外骨骼來(lái)說(shuō)，踝、膝和髖處都有關(guān)節(jié)，但這一階段只需驅(qū)動(dòng)膝關(guān)節(jié)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要為膝關(guān)節(jié)提供足夠的力矩以使得對(duì)象可以在跑臺(tái)上行走。理想的設(shè)計(jì)應(yīng)使得該設(shè)備具有輕質(zhì)，緊湊和可調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。

褶皺氣動(dòng)人造肌肉（PleatedPneumaticArtificialMuscle，PPAM）是一種輕質(zhì)，利用空氣動(dòng)力產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。它的主要部分是一個(gè)強(qiáng)化褶皺膜，加壓時(shí)會(huì)進(jìn)行放射狀擴(kuò)張和軸向收縮。為了實(shí)現(xiàn)這兩種動(dòng)作，需要在兩側(cè)分別配置轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的電機(jī)。動(dòng)力傳遞有多種方式，可以采用帶傳動(dòng)或直接與固定桿件連接。此設(shè)備的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用四桿機(jī)構(gòu)，兼有上述兩種傳動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)，不僅緊湊簡(jiǎn)潔，而且提供的力矩穩(wěn)定準(zhǔn)確。在此輸入標(biāo)題1解釋所輸入文字輸入文字2解釋所輸入文字輸入文字3解釋所輸入文字輸入文字4解釋所輸入文字輸入文字在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論，錄入結(jié)論活動(dòng)踏板式步行康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人技術(shù)分析腰部支撐上肢機(jī)構(gòu)滑塊機(jī)構(gòu)踏板機(jī)構(gòu)踏板機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

足部末端效應(yīng)器的設(shè)計(jì)采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比具有更好的剛性。兩個(gè)支線電機(jī)P1和P2平行配置，并通過(guò)帶有轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的踏板連接到一起，如右圖。一個(gè)附加的移動(dòng)關(guān)節(jié)P3放置在R1和R2關(guān)節(jié)之間。這一機(jī)構(gòu)為一種新型的五桿機(jī)構(gòu)，配置有兩個(gè)固定在地面的驅(qū)動(dòng)器。這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器在y軸方向使腳趾和腳跟產(chǎn)生空間運(yùn)動(dòng)?；瑝K機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)一自由度的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)用于水平運(yùn)動(dòng)。這一滑動(dòng)機(jī)構(gòu)與直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)帶連接以保證雙足以相同速度反向運(yùn)動(dòng)。在可編程平臺(tái)上的這種對(duì)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)可以降低使用者軀干的運(yùn)動(dòng)，以確保使用者更好的穩(wěn)定性。這種對(duì)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)只需一個(gè)電機(jī)即可完成。降低了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性。上肢機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)人們行走和跑動(dòng)時(shí)會(huì)擺動(dòng)雙臂以保持穩(wěn)定。在此機(jī)器人中，雙臂平行配置在肩關(guān)節(jié)處，通過(guò)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。雙臂相對(duì)運(yùn)動(dòng)，配合下肢進(jìn)行對(duì)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)。上臂末端配置有扶手一邊患者握緊跟隨機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)。上臂的高度可以根據(jù)患者的身高進(jìn)行調(diào)節(jié)。腰部支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)易的腰部支撐系統(tǒng)。這一系統(tǒng)可以根據(jù)患者的身高，腰圍和步長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)?；颊哐肯涤邪踩珟cBeltHolder相連，BeltHolder有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍。這樣的設(shè)置使得身體并不是完全固定，而是具有一定的活動(dòng)自由度。這一機(jī)構(gòu)保證了訓(xùn)練過(guò)程中身體不會(huì)前后擺動(dòng)。在此輸入標(biāo)題輸入數(shù)據(jù)名目♂♀1814人數(shù)拆分在此錄入綜合分析在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論Big

idea在此輸入標(biāo)題輸入文字在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論輸入文字在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論，在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論輸入文字在此錄入上述圖表的綜合輸入文字在此錄入上述圖表的綜合輸入文字在此錄入上述圖表的綜合在此錄入綜合分析在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此輸入標(biāo)題輸入文字在此錄入上述圖表的綜合分析結(jié)論在此