【正文】 鉸接連接。同時，一根光桿滑軌固定于橫梁的左右段機構(gòu)中。 經(jīng)過充分的考慮，上肢分合運動的機構(gòu)借助安裝在橫梁上帶傳感器的直流減速電機、同步齒形帶傳動副、光感滑軌和把手來實現(xiàn)。與此同時， 箱體的下端，通過鍵將其與一根傳動軸相連，在前后擺減速電機的帶動下，通過能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖的蝸桿減速器，使整個結(jié)構(gòu)能夠發(fā)生前后擺運動，用以實現(xiàn)患者上肢的前后擺康復訓練。穿過側(cè)壁的傳動軸帶動左右的齒輪副，帶動絲杠同步的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)內(nèi)套筒在立柱內(nèi)同步的向上下滑動，實現(xiàn)上肢的屈伸屈伸康復運動。設(shè)計時，要使患者的上肢能夠得到足夠充分的空間進行屈伸訓練，因此，上肢屈伸機構(gòu)借助左右對稱布置的兩根可伸縮的立柱來實現(xiàn)這個目的。前后擺電機通過滑塊型彈性聯(lián)軸器與蝸桿減速器相連，蝸桿減速器通過 HL 型柱銷彈性聯(lián)軸器與傳動軸相連。 因此， 上肢前后擺機構(gòu)裝在基座上，由直流電機、減速器、渦輪蝸桿、傳動軸、軸承座等組成。 此外，立柱的電機通過加腹板的電機支承架固定，支架通過螺釘固定在立柱座上 圖 前后擺機構(gòu) 運動簡圖 面，這樣，電機和立柱就連接在一起，在前后擺的過程當中，整個立柱就能隨著電機的轉(zhuǎn)動而一起運動。在康復機器人結(jié)構(gòu)設(shè) 計中，立柱主要由三部分組成，內(nèi)套筒、外套筒和絲杠螺母副，此外還有用于固定絲杠螺母副用的軸承套等附屬結(jié)構(gòu)。 康復效果評價和康復機理研究 為給臨床康復治療提供有價值的參考數(shù)據(jù)，研究臨床康復的初步規(guī)律，必須在患者康復訓練過程中提取相應(yīng)的運動特征參數(shù)，并結(jié)合康復醫(yī)師的臨床經(jīng)驗，形成專家知識庫，對康復治療效果進行實時定量評估，在大量臨床實踐的基礎(chǔ)上，探索訓練參數(shù)同康復治療效果之間的關(guān)系，并選取有價值的運動特征參數(shù)作為康復評價指標，建立新的科學的康復評估機制。從康復機器人訓練系統(tǒng)架構(gòu)來看，應(yīng)積極發(fā)展遠程康復醫(yī)療機器人訓練系統(tǒng)，特別是多路復用的網(wǎng)絡(luò)康復醫(yī)療機器人系統(tǒng)，使患者在家或者其它醫(yī)療中心就能夠方便地接受康復治療，節(jié)約成本，提高資源利用率。 Banala 等為使患者完成步態(tài) 康復訓練設(shè)計 PID 力場控制器使之在腳部附近產(chǎn)生阻尼力場。當需要提供輔助力時，可以將輔助力場設(shè)計為機械手末端位置矢量的函數(shù)，根據(jù)訓練過程中機械手末端的位置偏差調(diào)整 輔助力大小和方向；當需要提供阻力時，可以將阻力場設(shè)計為機械手末端速度矢量的函數(shù)或者根據(jù)康復訓練過程中的力場后效應(yīng)進行阻力場設(shè)計。 Ahn等基于神經(jīng)模糊控制和氣動人工肌肉驅(qū)動技術(shù)進行肘部康復訓練實驗，均取得了較理想的效果。魯棒控制、變結(jié)構(gòu)控制等雖具有適應(yīng)患者病情變化的能力，但是在控制實時性嚴格的情況下難以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和跟蹤精度?，F(xiàn)代控制理論的發(fā)展為康復機器人力控制提供了重要的理論基礎(chǔ)。 Lokomat 將患者下肢的主動力納入力 /位置混合控制架構(gòu)實現(xiàn)了下肢及步態(tài)的康復訓練。 阻抗控制是通過調(diào)節(jié)機器人末端的位置偏差和力的動態(tài)關(guān)系來實現(xiàn)位置和力控制的方法，不直接控制期 望的位置和力。 力控制策略：運用力傳感器直接檢測機器人同病患部位之間的相互作用力并對之進行控制，是機器人 輔助康復運動控制中應(yīng)用最廣泛的一種方法，具體控制過程大體經(jīng)歷了 3 個階段：經(jīng)典控制、現(xiàn)代控制、智能控制。 SSU7301MCU 的 P3. 0 和 P3. 1 端口作為第 2 功能引腳用作串口通信，用于與 C8051F320MCU 通信。 P1. 3 端口用作繼電器控制端口，繼電器導通時電機才能工作。 單片機 SSU7301 的 P1. 5 口用作 PWM 的輸出端口。通過增加減速箱可達到增加扭力的效果。主動訓練是指訓練者利用自身的力量克服阻力旋轉(zhuǎn)曲柄進行的訓練 。 控制系統(tǒng)設(shè)計 上下肢康復訓練機器人控制系統(tǒng)采用 2 級控制方案，總體控制方案示意如圖 2 所示。 因此上下肢康復訓練機器人的設(shè)計采用隨意聯(lián)動設(shè)計，通過運動臂 的運動分別牽引上、下肢做大范圍的康復訓練。因此，康復醫(yī)療訓練機器人技術(shù)在現(xiàn)代康復醫(yī)學和神經(jīng)反饋訓練有廣泛的應(yīng)用前景。國內(nèi)的研究基礎(chǔ)和對這一領(lǐng)域的了解和把握與上述領(lǐng)先單位的差距并不很大，但在經(jīng)費投入方面嚴重不足。大量 實驗的基礎(chǔ)上，探索臨床康復的初步規(guī)律，并建立新的康復評估方法，從而對運動功能的康復機制重新評估和理解。 2. 控制策略與運動模式的設(shè)計由于患者的病情千差萬別，因此，機器人要感知患肢狀態(tài) (力量和位置 )并采取相應(yīng)的訓練模式和控制策略，在控制系統(tǒng)適應(yīng)性和穩(wěn)定性、傳感器技術(shù)應(yīng)用、系統(tǒng)辨識和控制算法設(shè)計等方面需要作更深入的研究。虛擬環(huán)境技術(shù)的發(fā)展使這種思想得以實現(xiàn)，研究者們采用基于虛擬環(huán)境的用戶界面，通過一些小游戲鼓勵患者進行主動訓練。如果病人的手臂不能主動運動 ,機器人臂可以像傳統(tǒng)康復醫(yī)療中臨床醫(yī)生的做法那樣帶動病人的手臂運動。目前這一類機器人的研究比較活躍 ,用來康復治療與神經(jīng)運動有關(guān)的疾病 , 包括中風、帕金森氏病和大腦性麻痹 (Cerebral Palsy) 。早在 20世紀 60年代初期就有醫(yī)學團體運用 CPM機進行術(shù)后康復治療的醫(yī)學實踐，此后也有用于膝、肩、肘關(guān)節(jié)等康復的 CPM機出現(xiàn)。生物力學或生物物理化學類型的應(yīng)用就是使用機器人系統(tǒng) 來打破受傷肢體的運動范圍。 2 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(shù)的完美結(jié)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。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。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。 1987年，英國人 Mike Topping 研制了 Handy1康復機器人，使一個患有腦癱的 11 歲男孩第一次能夠進行獨立就餐。 康復機械手的研究現(xiàn)狀 設(shè)計康復機器人最初的一個目的就是在殘疾人和環(huán)境之間放置一個機械臂， 通過這個機械臂來部分或全部的實現(xiàn)操作功能，按機械臂的安裝位置劃分，康復機械手可分為 3類： （ 1）基于桌面的機械手 [4]。 康復機器人是康復醫(yī)學和機器人技術(shù)的完美結(jié)合，康復機器人技術(shù)在歐美等國家得到了科研工作者和醫(yī)療機構(gòu)的普遍重視，許多研究機構(gòu)都開展了有關(guān)的研究工作，近年來取得了一些有價值的成果。目前，康復機器人已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到康復護理、假肢和康復治療等方面，這不僅促進了康復醫(yī)學的發(fā)展，也帶動了相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)和新理 論的發(fā)展。由于康復訓練機器人要與人體直接相連，來帶動肢體進行康復訓練，所以對驅(qū)動器的安全性、柔性的要求較高。因此，服務(wù)于四肢的康復設(shè)備的研究和應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景 [2]。與此同時，由于交通運輸工具的迅速增長，因交通事故而造成神經(jīng)心痛損傷或者肢體損傷的人數(shù)也越來越多。國內(nèi)外許多研究機構(gòu)都在這方面取得了不錯的研究結(jié)果。 康復機器人是一種自動化醫(yī)療康復設(shè)備，它以醫(yī)學理論為依據(jù)，幫助患者進 行科學而有效的康復訓練，使患者的運動機能得到更快更好的恢復。根據(jù)康復機器人技術(shù)的發(fā)展特點和應(yīng)用并結(jié)合該領(lǐng)域的研究背景，分別從康復機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)架構(gòu)和運動控制策略等方面詳細分析和介紹了國內(nèi)外近年來的主要研究成果，并對該領(lǐng)域的一些關(guān)鍵技術(shù)進行了探討。對于中風、偏癱、上 肢運動機能損傷等患者來說， 上 肢康復訓練機器人有著很好的治療效果。近年由于患心腦血管疾病使中老年患者出現(xiàn)偏癱的人數(shù)不斷增多，而且在年齡上呈現(xiàn)年輕化趨勢。隨著機器人技術(shù)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，僅預測日本未來機器人市場， 2020 年醫(yī)療、護理、康復機器人的市場份額約為 250， 000美元，而到2020年將上升到 1， 050， 000美元，其增長率在機器人的所有應(yīng)用領(lǐng)域中占據(jù)首位。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、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。 康復機器人的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 康復機器人是一種自動化醫(yī)療康復設(shè)備，它以醫(yī)學理論為依據(jù)，幫助患者進行科學而有效的康復訓練，使患者的運動機能得到更快更好的恢復。康復訓練機器人的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。 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 [16]。此種類型的機械手是早期的工業(yè)機器人在康復系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的一次成功應(yīng)用。 （ 2）基于輪椅的機械手。 圖 Handy1 圖 工作中的 Handy1 （ 3）基于移動機器 人的機械手。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。當人的肢體受外傷燒傷或做手術(shù)后，由于受傷