表格1 :康复机器人分类 大类
子类 机器人
次类 末端牵引式 康复机器人
定义及代表性产品
末端式机器人通常采用一对脚踏板与患者的双足相接触,除此之外机构和患者 之间再无其他的相互作用点,属于下肢康复机器人中的低端设备。电动踏车是 目前最常使用的一种末端式下肢康复机器人,有很多家公司都生产了相类似的 踏车设备,如北京宝达华的 PT-2-AXG型自动康复机、美国 Restorative Therapies的 RT300 Leg和德国 RECK-Technik GmbH & Co. KG的 MOTOmed等。后两种设备不仅可以完成踏车训练,而且还集成了功能性电 刺激,实现了运动与 FES相结合的康复策略。
多关节牵引式 康复机器人
外骨骼式下肢康复机器人的执行机构一般由两条机械腿组成,其结构类似于人 体下肢,各个关节也与下肢的某些运动自由度一一对应。在训练过程中,下肢 沿着机械腿并列进行安放固定,除了脚踏板与双足相接触外,在腿部也可能存 在多处肢体与机构之间的交互点。外骨骼式下肢康复机器人既可以方便地实现 单关节的运动,也能够完成多关节协调的训练,运动轨迹在工作空间内自由可 编程,并具备多种主被动康复训练策略。代表性产品有土耳其耶尔德兹技术大 学设计的 Physiotherabot,瑞士公司 Swortec的 MotionMaker。
直立式康 复机器人
悬挂式 康复机器人
悬吊减重式步态训练机器人可以大幅降低理疗师的人员需求和体力消耗,同时 确保与传统手段相当的康复效果。所谓悬吊减重,就是通过穿戴于患者腰胸部 的挽具,以及连接挽具和头顶上方支架的绳索,以提拉躯干的方式实现体重支 撑,保持患者的直立姿态。至于步态训练,则主要由特定的介质与患者的双足 相互作用,完成下肢的交替运动。作用介质主要分为三种,分别是脚踏板、跑 步机和地面。代表性产品有 Hocoma公司的 Lokomat,Woodway公司的 LokoHelp。
可穿戴外骨骼 康复机器人
在所有的下肢康复设备中,可穿戴外骨骼康复机器人最为灵活、先进。它通 过帮助患者完成日常生活活动来实现下肢的康复训练,例如直立行走、上下楼 梯和上下坡等。这样既可以方便患者的日常生活,又能达到康复训练的目的。 这类机器人具备与人腿结构相类似的机械矫形器,穿戴于患者下肢,同时完成 体重支撑和康复训练,有时需要使用手杖来保持活动过程中患者的平衡。代表 性产品有 ReWalk公司、Ekso公司、Cyberdyne公司的外骨骼机器人。
辅助起立 康复机器人
如其名称所示,辅助起立式下肢康复机器人主要是在患者起立或坐下的运动过 程中提供支撑并保持平衡,训练下肢由坐到站或者由站到坐的运动功能。然而, 单纯的起立训练对于下肢运动功能康复的意义并不大,因此关于该类设备的开 发研究比较少。比较常见的情况是,辅助起立式机器人同时具备带驱动的可移 动机械平台,在患者完成起立运动后,可以实现简单的地面行走训练。代表性 产品有法国的巴黎第六大学 MONIMAD。
多体位 康复机器人
多体位式下肢康复机器人可以为患者提供不同体位的运动训练,典型的以融合 了坐卧式和直立式特点的机器人设备为例。在训练过程中,根据具体的需要, 患者既可以采用坐姿、斜躺或平躺的姿态,也可以处于站立的状态。因此,该 类设备的适用范围广泛,即能为下肢力量薄弱的患者和前期康复提供训练,又 能辅助中后期康复训练。代表性产品有上海璟和技创的 Flexbot
上肢康复机器人 牵引式上肢
康复机器人
是一种以普通连杆机构或串联机器人机构为主体机构,使机器人末端与患者手 臂连接,通过机器人运动带动患者上肢运动来达到康复训练目的的机械系统。 机器人系统与患者相对独立,仅通过患者手部与机器人末端相连。其结构简单、 易于控制,系统可靠性高,但自由度低导致引入不需要的康复运动,或需要的 康复运动无法完全实现。代表性产品有瑞士的 Armeo,意大利的 TechnoBody。
资料来源:华泰证券研究所
下肢康复机器人 坐卧式康复
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