康復診療機器人課件

1、康復診療機器人1康復診療機器人課件康復診療機器人1康復診療機器人課件背景隨著機器人技術和康復醫(yī)學的發(fā)展，在歐洲、美國和日本等國家，醫(yī)療康復機器人的市場占有率呈逐年上升的趨勢，僅日本機器人市場，2010 年上升到 大約1，050，000 美元，其增長率在機器人的所有應用領域中占據(jù)首位。因此，服務于四肢的康復設備的研究和應用有著廣闊的發(fā)展前景。2康復診療機器人課件背景隨著機器人技術和康復醫(yī)學的發(fā)展，在歐洲、美國和日本等國家康復機器人是康復設備的一種類型，其中以歐美和日本的成果最為顯著。在我國康復醫(yī)學工程雖然得到了普遍的重視，而康復機器人研究仍處于起步階段，一些簡單康復器械遠遠不能滿足市場對智能化、

2、人機工程化的康復機器人的需求，有待進一步的研究和發(fā)展。3康復診療機器人課件康復機器人是康復設備的一種類型，其中以歐美和日本的成果最為顯康復機器人的種類1輔助型康復機器人 主要是幫助肢體運動有困難的患者完成各種動作，該類產(chǎn)品有機器人輪椅、機器人護士、機器人假肢、機械外骨骼等。2康復訓練機器人 主要功能是幫助患者完成各種運動功能的恢復訓練，該類產(chǎn)品有行走訓練、手臂運動訓練、脊椎運動訓練等。4康復診療機器人課件康復機器人的種類1輔助型康復機器人4康復診療機器人課件目前，康復機器人的研究主要集中在康復機械手和康復治療機器人等幾個方面5康復診療機器人課件目前，康復機器人的研究主要集中在康復機械手和康復治

3、療機器人等康復機械手的研究現(xiàn)狀 3 類： （1）基于桌面的機械手（2）基于輪椅的機械手。（3）基于移動機器人的機械手。6康復診療機器人課件康復機械手的研究現(xiàn)狀 3 類： 6康復診療機器人課件（1）基于桌面的機械手機械手安裝在一個徹底結構化的控制平臺上，在固定的空間內(nèi)操作，具有足夠自由度的串聯(lián)機器人再配上適合殘疾人使用的人機界面是這種機器人典型的設計模式。7康復診療機器人課件（1）基于桌面的機械手機械手安裝在一個徹底結構化的控制平臺上目前此類機器人已經(jīng)達到了實用化，如法國 CEA 公司開發(fā)的 MASTER 系統(tǒng)、美國的 Tolfa Corportion 開發(fā)的 DEVAR 系統(tǒng)，以及英國的 Ox

4、fordIntelligent Machines Ltd.開發(fā)的 RAID 系統(tǒng)等。8康復診療機器人課件目前此類機器人已經(jīng)達到了實用化，如法國 CEA 公司開發(fā)的 （2）基于輪椅的機械手。這種機器人是安裝在輪椅上的，是因為輪椅的移動擴大了機械手的工作范圍，同時由于安裝基座的改變致使機械手的剛性下降和抓取精度的降低，這種機械手也只是用于用于輪椅的患者，這是一點不足。9康復診療機器人課件（2）基于輪椅的機械手。這種機器人是安裝在輪椅上的，是因為這種機械手已經(jīng)成為面向應用的流行設計，KARES5系統(tǒng)，就是一種基于輪椅的機械手系統(tǒng)，在電動輪椅上安裝了一個六自由度的機械手，能夠幫助行動不便的老人和殘疾人

5、獨立的行動。10康復診療機器人課件這種機械手已經(jīng)成為面向應用的流行設計，KARES5系統(tǒng)，就是（3）基于移動機器人的機械手。這類機械手是目前最先進的康復機械手，這種機械手安裝在移動的機器人或者半自主的小車上從而適用于更多的患者使用，同時擴大了機械手的活動空間并提高了抓取的精度。11康復診療機器人課件（3）基于移動機器人的機械手。這類機械手是目前最先進的康復S. Tachi 等人在 MIT 日本實驗室研制了一種移動式康復機器人 MELDOG6 ，作為“導盲狗”以幫助盲人完成操作和搬運物體的任務。法國 Evry 大學研制了一種移動式康復機器人 ARPH7，使用者可以從工作站實施遠程控制，使移動機器

6、人實現(xiàn)定位和抓取工作。12康復診療機器人課件S. Tachi 等人在 MIT 日本實驗室研制了一種移動式這種機械手系統(tǒng)都是需要由視覺、靈巧操作、運動、傳感、導航及系統(tǒng)控制等電子系統(tǒng)組成，要求比較高，價格也是相對的比較昂貴。13康復診療機器人課件這種機械手系統(tǒng)都是需要由視覺、靈巧操作、運動、傳感、導航及系康復治療機器人研究現(xiàn)狀康復治療機器人是康復醫(yī)學和機器人技術的完美結合，不再把機器人當作輔助患者的工具，而是把機器人和計算機當作提高臨床康復效率的新型治療工具?？祻椭委煓C器人在醫(yī)療實踐上主要是用于恢復患者肢體運動系統(tǒng)的功能。14康復診療機器人課件康復治療機器人研究現(xiàn)狀康復治療機器人是康復醫(yī)學和機器

7、人技術的當人的肢體受外傷燒傷或做手術后，由于受傷組織的皮膚、韌帶和肌肉失去彈性而導致肢體運動的速度和范圍受到限制。生物力學或生物物理化學類型的應用就是使用機器人系統(tǒng)來打破受傷肢體的運動范圍。15康復診療機器人課件當人的肢體受外傷燒傷或做手術后，由于受傷組織的皮膚、韌帶和肌從現(xiàn)有文獻及臨床需要來看，今后上肢康復機器人系統(tǒng)的研究可能集中在以下幾個方面：1. 康復醫(yī)療機器人系統(tǒng)設計2. 控制策略與運動模式的設計3. 力反饋4. 安全機制5. 康復效果的評價機制16康復診療機器人課件從現(xiàn)有文獻及臨床需要來看，今后上肢康復機器人系統(tǒng)的研究可能集相關研究課題舉例17康復診療機器人課件相關研究課題舉例17康

8、復診療機器人課件本上肢康復訓練機器人用于中風偏癱患者的康復訓練。采用穿戴式外骨骼設計，由氣動驅動。該機器人既能直接準確地模擬手臂的各種運動，又能利用患者的一側健康手臂自主運動信息直接驅動患者另一側患肢作隨動康復運動。18康復診療機器人課件本上肢康復訓練機器人用于中風偏癱患者的康復訓練。18康復診療步行康復訓練機器人19康復診療機器人課件步行康復訓練機器人19康復診療機器人課件近 年 來 減 重 步 行 訓 在 臨床上 的應 用越開越 廣泛 它 主要是用減重 吊帶使患者步行 時下肢 負重減少 ，借助 于運 動 平板進行步行能力訓練。在訓練時一般需要兩名治療師 一名 幫助患者 腿擺動 、 支撐期

9、患足跟 著地 防止 支撐期膝 過 伸 。另一名幫助患 者進行 身體重 心轉移 、 髖 伸展 、 骨盆旋轉 ， 并保持患 者軀 干的直立。20康復診療機器人課件近 年 來 減 重 步 行 訓 在 臨床上 的應 用越開越 自 2 0世紀 9 0年代初 以來 國內(nèi)外 多家研究機 構利用機 器人技術相 繼開展 了代替 理療師輔 助 患者 自動完成減重步行康復訓練的設備 利 用這種康復訓練 機器人進行步行康復訓練 不僅減輕 了治 療師 的工作強 度，而且步行 訓練參數(shù)重 復性好 ， 時相 指標可 以準確設 定 ，能夠 有效加快康復進程 ， 提高療效 。21康復診療機器人課件自 2 0世紀 9 0年代初

10、以來 國內(nèi)外 多家研究機 新型柔性三維力溫度觸覺傳感器陣列設隨著智能機器人廣泛的應用于人體健康、體育訓練、康復醫(yī)療、生物等諸多領域，傳感器的多功能化成為傳感器發(fā)展的趨勢。Alirezaei等人利用壓力敏感導電橡膠研制了應用于機器人關節(jié)部位能實現(xiàn)柔性變形的觸覺分布式傳感。Hidekuni等人利用硅IC的柔性變形技術設計了具有壓力、硬度和溫度分布敏感的集成式觸覺傳感器陣列。22康復診療機器人課件新型柔性三維力溫度觸覺傳感器陣列設隨著智能機器人廣泛的應陸偉等人設計并制作了一種新型的柔性三維力溫度觸覺傳感器陣列。三維力和溫度傳感器采用新型的柔性力學敏感和溫度敏感材料，凹凸狀交替排布組成柔性觸覺傳感器陣

11、列。該柔性三維力溫度觸覺傳感器陣列具備同時檢測三維力和溫度的功能，可應用于機器人手指等部位。23康復診療機器人課件陸偉等人設計并制作了一種新型的柔性三維力溫度觸覺傳感器陣列脊柱外科機器人系統(tǒng)傳統(tǒng)脊柱減壓椎管磨削手術 完全依賴醫(yī)生的技術和經(jīng)驗，無法掌控磨削信息 醫(yī)生易疲勞，手術強度大、風險高 手術技巧要求高，無法廣泛開展椎管狹窄手術器械手術方法手術結果正常狹窄24康復診療機器人課件脊柱外科機器人系統(tǒng)傳統(tǒng)脊柱減壓椎管磨削手術椎管狹窄手術器械手研究任務由北京航空航天大學機器人所與北京大學第三醫(yī)院合作，研究一種基于力反饋控制策略的脊柱外科機器人系統(tǒng)，用于磨削椎壁至合適厚度，解除受壓神經(jīng)與脊髓，輔助醫(yī)生

12、實現(xiàn)安全的手術磨削操作。解決手術安全性問題實時監(jiān)控磨削信息，路徑規(guī)劃。 控制方法與策略的恰當選擇是關鍵25康復診療機器人課件研究任務由北京航空航天大學機器人所與北京大學第三醫(yī)院合作，研2 機器人系統(tǒng)結構設計機器人系統(tǒng)結構圖總體方案設計 機器人本體、運動控制系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、運動規(guī)劃模塊26康復診療機器人課件2 機器人系統(tǒng)結構設計機器人系統(tǒng)結構圖總體方案設計26康復意義與展望機器人具備許多人類所無法比擬的優(yōu)點，例如：長期、穩(wěn)定地重復訓練，精確、客觀地測定訓練與運動參數(shù)，提供實時反饋、遠程訓練等。但是，目前康復訓練機器人的研究仍然處于起步階段。從近年的發(fā)展看，美國的著名大學如 MIT，Stanford，Northwestern 等對這一領域的研究都十分重視，處于世界領先。國內(nèi)的研究基礎和對這一領域的了解和把握與上述領先單位的差距并不很大，但在經(jīng)費投入方面嚴重不足。27康復診療機器人課件意義與展望機器人具備許多人類所無法比擬的優(yōu)點，例如：長期、穩(wěn)由于我國的康復醫(yī)學事業(yè)仍然處于起步階段，但患者數(shù)量多、治療師資源缺乏，據(jù)此現(xiàn)狀，發(fā)展康復訓練醫(yī)療機器人系統(tǒng)更具實際意義。隨著康復醫(yī)療機器人的研究和使用