(1 東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院,南京,210096;2 東南大學(xué)自動化學(xué)院,南京,210096;3 華中科技大學(xué)軟件學(xué)院,武漢,430074; 4 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院,合肥,230031;5 常州市錢璟康復(fù)器材有限公司,江蘇常州,213164)
康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人
——保持健康體魄,安享幸福晚年
李會軍1,宋愛國1,費(fèi)樹岷2,胡雯薔3,宋全軍4,申林5
(1 東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院,南京,210096;
2 東南大學(xué)自動化學(xué)院,南京,210096;
3 華中科技大學(xué)軟件學(xué)院,武漢,430074;
4 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院,合肥,230031;5 常州市錢璟康復(fù)器材有限公司,江蘇常州,213164)
本系統(tǒng)通過遙操作機(jī)器人技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與現(xiàn)代康復(fù)醫(yī)學(xué)理論相結(jié)合,研制成功多款異構(gòu)型康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人樣機(jī),輔助老年人等肢體運(yùn)動功能障礙人群進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練,并構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng),實現(xiàn)一個治療師可以同時監(jiān)視和控制多臺康復(fù)機(jī)器人對多個老人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。該系統(tǒng)以北京四季青敬老院和上海市第一福利院為平臺進(jìn)行應(yīng)用示范應(yīng)用,得到了較好的評價。
機(jī)器人,康復(fù)訓(xùn)練,網(wǎng)絡(luò)化,遠(yuǎn)程監(jiān)控
我國已經(jīng)進(jìn)入老齡化社會,據(jù)世界衛(wèi)生組織預(yù)測,到2020年我國老年人口將達(dá)到2.5億以上,而老年人失能占全人口失能總數(shù)的49%,失能率達(dá)到19.5%。這給家庭和社會帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。為了幫助這些殘障者和肢體功能退化的老人提高生存質(zhì)量,國內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域,競相開展康復(fù)機(jī)器人技術(shù)的研究并取得一些重要成果。美國NSF殘疾人項目部主任Jaeger在2006年年度研究報告中指出,為了從根本上提高殘疾人生活質(zhì)量,機(jī)器人研究基金資助的重點已由生活輔助機(jī)器人轉(zhuǎn)向康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的研究。
近年來,隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和遙操作機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,遙操作機(jī)器人技術(shù)逐漸在遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程手術(shù)、遠(yuǎn)程康復(fù)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)化的康復(fù)機(jī)器人與康復(fù)治療師相比,在康復(fù)臨床應(yīng)用方面具有諸多潛在優(yōu)點,如:一方面,通過網(wǎng)絡(luò)控制,康復(fù)機(jī)器人能給患肢提供長期的、精確的、量化的運(yùn)動刺激和引導(dǎo),并記錄訓(xùn)練者在各個訓(xùn)練階段詳實的康復(fù)治療模式與參數(shù)、訓(xùn)練者對應(yīng)的生理數(shù)據(jù)或圖形信息,提供客觀、準(zhǔn)確的治療和評價參數(shù),有助于醫(yī)師深入分析、研究康復(fù)治療模式與治療效果,設(shè)計合適的、個性化的康復(fù)訓(xùn)練方案;另一方面,醫(yī)師和訓(xùn)練者可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程一對多的康復(fù)訓(xùn)練,使社區(qū)和家庭康復(fù)醫(yī)療成為可能。與傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)相比,遠(yuǎn)程康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)無論對訓(xùn)練者和治療師都更為經(jīng)濟(jì)便利。
東南大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國科學(xué)院物質(zhì)科學(xué)研究院以及常州市錢璟康復(fù)器材有限公司聯(lián)合開展研究,針對我國康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域目前面臨的“康復(fù)治療師少而訓(xùn)練者眾多”的突出矛盾,研制成功網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人產(chǎn)品樣機(jī),利用網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像和傳感器數(shù)據(jù),使治療師能夠在控制中心同時遠(yuǎn)程監(jiān)控多個老年人的康復(fù)訓(xùn)練過程,并根據(jù)不同老年人的情況在線調(diào)整康復(fù)訓(xùn)練方案,老年人則在治療師的遠(yuǎn)程指導(dǎo)下進(jìn)行康復(fù)鍛煉。
本康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)主要開發(fā)構(gòu)建了一對三的遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化體系。遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)主要有三大功能模塊:康復(fù)訓(xùn)練功能模塊、信息傳輸功能模塊以及遠(yuǎn)程康復(fù)監(jiān)控與評價模塊,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1所示。
1)康復(fù)訓(xùn)練功能模塊
訓(xùn)練者端根據(jù)系統(tǒng)提供的治療方案可對老年人進(jìn)行四種模式的康復(fù)訓(xùn)練:被動鍛煉模式、主動鍛煉模式、阻尼鍛煉模式和助力鍛煉模式。在訓(xùn)練過程中,為了讓老年人了解自己訓(xùn)練相關(guān)信息,同時將這些信息和康復(fù)評價的數(shù)據(jù)(運(yùn)動和生理信息)發(fā)送到康復(fù)醫(yī)師端,機(jī)器人應(yīng)在訓(xùn)練患肢的過程中將有關(guān)信息和數(shù)據(jù)檢測出,以便顯示給老年人或發(fā)送并存儲到康復(fù)醫(yī)師端的數(shù)據(jù)庫中。
2)遠(yuǎn)程康復(fù)監(jiān)控與評價模塊
根據(jù)康復(fù)訓(xùn)練功能模塊存儲到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),通過與以前數(shù)據(jù)的比較,系統(tǒng)對老年人的康復(fù)做出新的評價,在必要時調(diào)整和優(yōu)化治療方案,并將新的治療方案發(fā)送到訓(xùn)練者客戶端,在康復(fù)訓(xùn)練功能模塊中付諸實施。
3)信息傳輸功能模塊
根據(jù)康復(fù)訓(xùn)練功能模塊提取的信息,將其中部分信息以直觀的多媒體方式顯示給老年人,使老年人能夠?qū)崟r地了解到自己康復(fù)的程度、訓(xùn)練完成的好壞等等,并將檢測到的數(shù)據(jù)信息以及音視頻信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到治療師端(服務(wù)器)。
2.1 康復(fù)訓(xùn)練功能模塊
訓(xùn)練端康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)獲取病人鍛煉的視頻和語音信息,通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)往醫(yī)生端的計算機(jī),醫(yī)生根據(jù)病人端反饋的圖像和數(shù)據(jù),判斷病人的康復(fù)情況,并通過計算機(jī)遠(yuǎn)程設(shè)置康復(fù)訓(xùn)練參數(shù),如:主/被動訓(xùn)練模式、機(jī)械臂的運(yùn)動范圍、運(yùn)動速度、牽引力或阻尼力的大小等。其中,訓(xùn)練端康復(fù)鍛煉系統(tǒng)由機(jī)械臂、傳感器、電機(jī)、磁流變阻尼器、測控電路以及計算機(jī)組成。與機(jī)械臂串聯(lián)的位置傳感器和力傳感器將檢測到的運(yùn)動和力信號首先經(jīng)調(diào)理放大送入測控電路,后經(jīng)單片機(jī)預(yù)處理通過USB接口送入訓(xùn)練端計算機(jī),訓(xùn)練端計算機(jī)則將這些信號與醫(yī)生遠(yuǎn)程設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較,采用一定的控制算法,發(fā)出控制指令,該指令通過USB接口送給測控電路,控制電機(jī)工作,從而控制機(jī)械臂的運(yùn)動和牽引力/阻尼力。
康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人采用本課題研制的異構(gòu)式機(jī)構(gòu),可以幫助訓(xùn)練者進(jìn)行上下肢主/被動模式訓(xùn)練,如圖 2所示。生理信息模塊可以檢測脈搏、血氧、呼吸、肌電和肌張力等,對生理信息的采集是可裁剪的,醫(yī)師可以指導(dǎo)某位病人需要采集哪幾樣信息或是否采集生理信息。其中,脈搏通過HK2000B測量,血氧可以通過光電監(jiān)測指尖的透光率測量,呼吸可以通過溫敏傳感器測量,肌電通過電極片采集,肌張力可通過壓電陶瓷來測量,測量的結(jié)果可以通過藍(lán)牙模塊傳遞到訓(xùn)練者控制端。
圖1 網(wǎng)絡(luò)化一對多遠(yuǎn)程助老助殘康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)架圖
圖2 本項目設(shè)計的多種異構(gòu)型康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人
訓(xùn)練者客戶控制端主要由一臺具有網(wǎng)絡(luò)接口的微機(jī)組成。主要功能有:機(jī)器人控制單元、本地通信單元(藍(lán)牙)、游戲單元、視頻音頻單元、網(wǎng)絡(luò)接口單元、人機(jī)交互單元等。機(jī)器人控制單元主要負(fù)責(zé)ADC采樣、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換等;本地通信單元則表現(xiàn)為與生理信息采集模塊與控制端可以進(jìn)行藍(lán)牙點對點通信;游戲單元為用OpenGL編寫的康復(fù)訓(xùn)練小游戲(籃子接球);視頻音頻單元包括對攝像頭的驅(qū)動、圖像采集存儲和顯示;網(wǎng)絡(luò)接口單元負(fù)責(zé)對網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備的驅(qū)動、數(shù)據(jù)的傳輸;人機(jī)交互單元負(fù)責(zé)顯示屏和觸摸屏的驅(qū)動和顯示,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 3所示。
圖3 康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)中客戶端組成結(jié)構(gòu)框圖
為了防止訓(xùn)練過程中的二次損傷,研究了適用于康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的流變式無源電機(jī)研制及其驅(qū)動技術(shù),對流變材料的阻尼力特性進(jìn)行大量的實驗研究,建立流變特性模型,在此基礎(chǔ)上研制流變式無源電機(jī),設(shè)計了安全、穩(wěn)定、可靠的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)。在老人或殘障者進(jìn)行主動康復(fù)訓(xùn)練過程中,該電機(jī)采用被動力反饋輸出的方式提供可控的阻尼力,提高了康復(fù)訓(xùn)練的安全性,圖 4顯示了磁流變電機(jī)在康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人中的應(yīng)用。訓(xùn)練者客戶端主要交互信息包括本地的視頻信息、生理信息和相關(guān)訓(xùn)練信息、康復(fù)機(jī)器人控制命令以及主動康復(fù)訓(xùn)練時的虛擬現(xiàn)實游戲。
圖4 磁流變電機(jī)在康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用
客戶端利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建了友好的人機(jī)交互界面,包括視頻窗口、控制選擇、相關(guān)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的顯示以及康復(fù)游戲和音視頻聊天等功能。在康復(fù)游戲中,訓(xùn)練者通過控制康復(fù)機(jī)器人機(jī)械手臂控制游戲中的物體(汽車或籃子)運(yùn)動,實現(xiàn)訓(xùn)練者和虛擬環(huán)境的視覺和力覺交互,增加了訓(xùn)練者康復(fù)訓(xùn)練的趣味性,如圖 5所示。
圖 5 康復(fù)訓(xùn)練客戶端虛擬游戲界面
為了檢測康復(fù)訓(xùn)練過程中的運(yùn)動相關(guān)信息,訓(xùn)練者客戶端還包含表面肌電、腦電、血動力學(xué)等運(yùn)動相關(guān)信息的檢測儀器,可以檢測包括人機(jī)交互力、運(yùn)動速度、肌電、肌張力、血動力學(xué)、運(yùn)動呼吸氣體等六類生理信息通過網(wǎng)絡(luò)將檢測的運(yùn)動和生理參數(shù)反饋到治療師端,以數(shù)據(jù)或曲線的形式顯示,同時將數(shù)據(jù)存入服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫。圖 6顯示了生理信息檢測模塊的實現(xiàn)框圖。
圖 6生理信息檢測模塊
2.2 遠(yuǎn)程康復(fù)監(jiān)控與評價模塊
遠(yuǎn)程康復(fù)監(jiān)控與評價模塊設(shè)置在醫(yī)師服務(wù)器端,該服務(wù)器需要提供數(shù)據(jù)庫支持和網(wǎng)絡(luò)接口,支持視頻監(jiān)控。本系統(tǒng)中的醫(yī)師服務(wù)器為每個用戶建立電子病歷,提供電子查詢功能,無論用戶在哪臺終端(康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人)上鍛煉,只要身份識別有效,就可以繼續(xù)前次鍛煉的設(shè)定或給出定制計劃。當(dāng)某位訓(xùn)練者需要就醫(yī)或康復(fù)鍛煉時,可以通過網(wǎng)絡(luò)登入遠(yuǎn)程的醫(yī)師服務(wù)器,醫(yī)師服務(wù)器通過訓(xùn)練者輸入的賬號密碼調(diào)取已經(jīng)存儲在服務(wù)器上的訓(xùn)練者的病例,通過分析此數(shù)據(jù)和觀察當(dāng)前訓(xùn)練者端傳過來的視頻等信息,醫(yī)師給出康復(fù)鍛煉意見或指定康復(fù)鍛煉模式。如圖 7為遠(yuǎn)程康復(fù)監(jiān)控與評價模塊的實現(xiàn)功能框圖。
圖 7 遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化交互系統(tǒng)功能框圖
治療師可以在服務(wù)器端通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控到老人/殘障者的康復(fù)訓(xùn)練情況,主要包括訓(xùn)練者的視頻信息、運(yùn)動信息和生理信息的數(shù)值顯示和圖形化顯示、康復(fù)機(jī)器人工作狀態(tài)、訓(xùn)練控制命令以及訓(xùn)練者個人基本信息和訓(xùn)練信息的數(shù)據(jù)庫存儲、查詢、修改、刪除等操作。
治療師端(服務(wù)器)的交互界面主要包括服務(wù)器設(shè)置部分、訓(xùn)練者的視頻顯示、相關(guān)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的數(shù)值顯示以及訓(xùn)練控制選項窗口。監(jiān)測的生理參數(shù)等信息可以在數(shù)值顯示和曲線顯示之間進(jìn)行切換,為治療師提供直觀的信息反饋,如圖8所示。
圖8 治療師監(jiān)控端工作界面
2.3 通信模塊
本系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信主要使用的是TCP/IP協(xié)議。在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,可以是在一臺機(jī)器上執(zhí)行一部分功能,在另一臺機(jī)器上執(zhí)行另一部分功能,這兩部分功能整體構(gòu)成一個完整的應(yīng)用程序??蛻魴C(jī)/服務(wù)器模式(Client/ Server,C/S)是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中兩個進(jìn)程間相互作用的主要模式。本系統(tǒng)采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式實現(xiàn)多個康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人與治療師之間的信息通信。
2.3.1 控制命令網(wǎng)絡(luò)通信
康復(fù)訓(xùn)練的控制命令包括模式和等級兩部分,模式分為停止、主動和被動,等級分為簡單、一般、有點難度、很有難度四級。
為了防止數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)錯誤而致機(jī)械手臂控制錯誤,進(jìn)而對訓(xùn)練者造成二次傷害,當(dāng)康復(fù)醫(yī)生端發(fā)送控制參數(shù)時,系統(tǒng)采用了多次發(fā)送并回執(zhí)驗證的機(jī)制。服務(wù)器設(shè)置康復(fù)模式和參數(shù)后,系統(tǒng)連續(xù)三次重復(fù)發(fā)送,客戶端判斷三次數(shù)據(jù)是否相同,并向服務(wù)器端發(fā)送回執(zhí)數(shù)據(jù)。如果回執(zhí)數(shù)據(jù)與設(shè)置的實際數(shù)據(jù)一致,則客戶端控制機(jī)械臂執(zhí)行既定模式和參數(shù),否則丟棄本次傳輸再次重新發(fā)送。這種方式是在硬件控制安全可靠性的同時,軟件再次進(jìn)行安全可靠性的驗證。對于康復(fù)訓(xùn)練者這一特殊群體,采用這種方法是非常必要的。
2.3.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)通信
訓(xùn)練者康復(fù)訓(xùn)練時的相關(guān)數(shù)據(jù)在本地電腦上顯示,并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街委煄煹碾娔X上也進(jìn)行顯示。訓(xùn)練者端和醫(yī)生端進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸,首先應(yīng)當(dāng)建立網(wǎng)絡(luò)連接。在數(shù)據(jù)傳輸建立的前提下,根據(jù)實際需要,客戶端每采集一至五組位置和力矩信息向服務(wù)器端發(fā)送一次,內(nèi)容包括工況、位置、力矩和生理數(shù)據(jù)等。
2.3.3 視頻通信
視頻部分網(wǎng)絡(luò)傳輸采用完成端口模型實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用USB攝像頭作為視頻采集設(shè)備,只要USB攝像頭能正確連接到PC機(jī)且驅(qū)動安裝正確,DirectShow就能把它包裝成一個源過濾器,并在一定的類型目錄下注冊,完成圖像采集,經(jīng)過H.264技術(shù)對視頻圖像編解碼,發(fā)送到治療師監(jiān)控端,使用DrawDib技術(shù)實現(xiàn)視頻顯示。
2.3.4 音頻通信
本系統(tǒng)使用微軟實時通信(RTC,Real Time Communicate),API創(chuàng)建簡單的點到點聊天對話,具有噪聲小、效率高、開發(fā)簡單等特點。
東南大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國科學(xué)院物質(zhì)科學(xué)研究院以及常州市錢璟康復(fù)器材有限公司強(qiáng)手協(xié)作,利用研制的異構(gòu)式樣機(jī)構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng),可實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程音視頻、生理信息監(jiān)控和訓(xùn)練參數(shù)調(diào)整,訓(xùn)練者可在友好的人機(jī)交互界面下進(jìn)行訓(xùn)練,如圖9所示。該系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)連接3臺康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人與一個治療師監(jiān)控器,每臺康復(fù)機(jī)器人均可為老年人提供不同模式和不同難度的康復(fù)訓(xùn)練,而治療師則通過網(wǎng)絡(luò)對老年人的訓(xùn)練情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。本項目構(gòu)建的一對多遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng),在北京四季青敬老院和上海市第一福利院進(jìn)行了示范應(yīng)用,得到了較好的評價。
圖9 一對三的遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人示范系統(tǒng)
進(jìn)駐北京四季青敬老院的網(wǎng)絡(luò)化多老人/殘障者遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)包括:一臺組合式四自由度上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人、一臺外骨骼式多自由度上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人、一臺下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人和一臺智能主/被動訓(xùn)練機(jī)器人,如圖10所示。
圖10 北京四季青敬老院的老人在使用本系統(tǒng)樣機(jī)
進(jìn)駐上海市第一福利院的樣機(jī)包括:一臺平衡測試儀和一臺智能主被動訓(xùn)練機(jī)器人。平衡測試儀通過記錄受檢者的重心移動情況,完成人體平衡功能的訓(xùn)練和評估;智能主/被動訓(xùn)練機(jī)器人可采用不同的放置方法,分別實現(xiàn)人體上、下肢的康復(fù)訓(xùn)練,通過檢測老人/殘障者訓(xùn)練過程中的作用力,可實現(xiàn)主/被動訓(xùn)練模式的切換。圖11為上海市第一福利院的老人在使用本系統(tǒng)的機(jī)器人進(jìn)行平衡能力和下肢康復(fù)訓(xùn)練。
圖11 上海市第一福利院的老人在使用本系統(tǒng)樣機(jī)
1)網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練技術(shù):醫(yī)師和訓(xùn)練者可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程一對多的康復(fù)訓(xùn)練,使社區(qū)和家庭康復(fù)醫(yī)療成為可能。
2)一對多的康復(fù)訓(xùn)練模式:實現(xiàn)一名醫(yī)師同時指導(dǎo)和監(jiān)控多名老年人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練,有助于解決我國“訓(xùn)練者多和康復(fù)醫(yī)師少”的矛盾。
3)擬人化的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計:多種異構(gòu)式擬人型結(jié)構(gòu),幫助老年人實現(xiàn)不同部位、不同關(guān)節(jié)的肢體運(yùn)動功能訓(xùn)練以及平衡能力訓(xùn)練。
4)安全適用的混合驅(qū)動技術(shù):利用被動的磁流變電機(jī)和柔性的氣動肌肉作為驅(qū)動元件,提高訓(xùn)練過程的安全性。
5)漸進(jìn)式的娛樂互動康復(fù)訓(xùn)練:設(shè)計友好互動的人機(jī)交互訓(xùn)練界面,設(shè)置不同的難易等級,提高老年人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的主動性。
由于我國殘障者數(shù)目眾多、老齡人口逐年增長,對康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人技術(shù)的需求日益迫切。目前,國內(nèi)的研究基礎(chǔ)和對這一領(lǐng)域的了解,與國際相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的差距并不十分大。
本系統(tǒng)針對目前我國康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域面臨的“康復(fù)治療師少而訓(xùn)練者眾多”的突出矛盾,圍繞2015年實現(xiàn) “人人享有康復(fù)服務(wù)”的國家戰(zhàn)略目標(biāo),開展網(wǎng)絡(luò)化多老人遠(yuǎn)程肢體康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)研究,通過將遙操作機(jī)器人技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代康復(fù)醫(yī)學(xué)理論相結(jié)合,研制成功網(wǎng)絡(luò)化多訓(xùn)練者遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人產(chǎn)品樣機(jī),并構(gòu)建臨床應(yīng)用示范系統(tǒng),實現(xiàn)產(chǎn)品的臨床實驗和應(yīng)用,為康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
[1]李會軍, 宋愛國. 上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人虛擬環(huán)境建模技術(shù)[J]. 中國組織工程研究與臨床康復(fù), 2007,11(44): 8871-8881.
[2] Zhang Y b, Wang Z X, Ji L H, et al. The Clinical Application of the Upper Extremity Compound Movements Rehabilitation Training Robot[C]. Proceedings of the 2005 IEEE 9th International Conference on Rehabilitation Robotics, Chicago: IEEE, 2005:91-94.
[3] Guo L Y, Ji L H. Relation between patients’active force and effect of robotic therapy for rehabilitation[C]. Proceedings of the 2005 IEEE Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference, 2005, Shanghai: IEEE, 2005: 5044-5046.
[4]張曉文,楊煜普,許曉,等. 上肢假肢控制模式的信息源研究[J]. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志,2002,19 (4):692-696.
[5] 徐國政.上肢康復(fù)機(jī)器人自適應(yīng)控制理論與實驗研究[D].南京:東南大學(xué),2010.
[6]張杰. 腦卒中癱瘓下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人的研究[D].杭州:機(jī)械與能源工程學(xué)院,2007.
[7]魏丹. 基于Internet的肢體康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)[D].哈爾濱:機(jī)械電子工程學(xué)院, 2007.
[8] Li Q L, Wang D Y, Du Z J, et al. EMG Based Control for 5 DOF Upper Limb Rehabilitation Robot System[C]. Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Kunming: IEEE, 2006:1305-1310.
[9]王東巖,李慶玲,杜志江,等. 外骨骼式上肢康復(fù)機(jī)器人及其控制方法研究[J]. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報,2007,28(9): 1008-1013.