前沿成果 | 康复医疗智能化设备——5大康复机器人及其技术研究成果推荐! 195期

来源:
企知道产学研
发布时间:2023-05-05
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栏目介绍:我们汇聚了国内外大量的优质成果库资源,均可转化交易,本期精选了5大康复机器人及其技术研究成果。如果你对本文提到的技术成果感兴趣,欢迎与企知道联系。

成果目录:
1.康复机器人
2.智能步行辅助机器人
3.iReGo智能康复助行机器人
4.智能交互式上肢康复机器人
5.绳牵引并联康复机器人技术研究


1. 康复机器人

下肢辅助步行康复训练,是针对脊髓损伤患者进行康复治疗的重要手段。团队研究和开发了一种下肢步行训练机器人系统样机及关键技术。它主要是利用安装在患者下肢的外骨骼系统,按照预先设置的行走步态,帮助产生或纠正患者的行走步态,同时通过安装在机器人机构中的传感器和外部传感器,取得患者步行康复训练的进程并安排康复计划的改进。

研究团队结合人体工程学、仿生学和机械设计等技术,设计了具有髋、膝和踝关节6自由度的连杆助行腿;构建了由跑步机、减重支撑系统和下肢外骨骼系统的多机平台;针对患者初期、中期和后期,开发了机器人主动(位置控制)、患者半主动(阻抗/导纳控制)和患者主动(步态自适应控制)等训练模式;针对目前提取患者主动运动意图方法单一的缺点,团队积极探索将生物肌电信号、力信号、惯性测量单元、图像信息等融合,建立了一种多传感信息融合的人机交互感知方法,提高了患者运动意图预测的准确性。

技术成熟度:已有样品

成果来源:上海理工大学


2. 智能步行辅助机器人

步行是人在日常生活中最基本的运动,老年人自主步行不但可以减缓身体各器官的衰老,而且可以消除孤独、厌世等悲观情绪。老年人在步行过程当中,容易发生跌倒,跌倒造成的骨折、外伤会引起肢体及关节活动受限,进而引发肌肉萎缩等问题,严重影响老年人的身体健康。老年人身体机能的老化、认知能力的衰退是造成跌倒的两个主要原因。

本项目团队研发步行辅助机器人,使机器人能够根据老年人的意图及步行特点提供辅助,有助于提高老年人健康水平,解决老龄化社会助老助残方面的需求。使用脑电、肌电方式识别人的意图,实现主动助力;使用普通轮胎实现全方位移动,零转弯半径(可以应用在工业上);使用力导纳技术,根据人的意图助力(可以应用在工业上)。

(1)步行助力康复机器人(医院、疗养院、敬老院):具有助力、电刺激治疗功能的步行助力康复机器人

(2)智能移动商务机器人(高端服务市场)高档宾馆酒店:具有助力、导引功能的行李推车;

(3)机场:具有助力、导航功能的行李推车;

(4)大型超市:具有助力、导购功能的购物推车。

技术成熟度:实验室阶段

成果来源:南开大学


3. iReGo智能康复助行机器人

脑卒中、帕金森综合征、脑瘫、脊髓损伤等类疾病造成8300万残疾人和4500万功能障碍人群,每年约850万例患者急需进行肢体康复训练。除了生理伤害,每年高达20000美元的巨额护理成本也使得患者的家庭不堪重负。本产品主要解决下肢运动功能障碍的患者恢复运动能力问题,改善患者步行并矫正异常步态。帮助理疗师完成部分运动康复训练,身体减重、坐站平衡,提供防摔保护,引导患者腿部做出正确的步法轨迹等,提高康复治疗效果,减轻康复理疗师的负担,解决理疗师人员不足等问题。

iReGo助行训练机器人题组经过4代样机迭代,研发出这款用于脑卒中及中风等神经系统疾病患者进行下肢康复训练的智能助行机器人,是一款小型化,精细化的多功能步态训练系统。与传统康复训练相比,本展品的康复策略科学、训练强度定量可控,安全保护措施可靠,人机界面友好,虚拟现实游戏训练有效提高病患的训练强度和训练效果。它可以使患者更好恢复下肢受损功能,更早突破下肢运动障碍,更好维持平衡行走功能,更早回归家庭回归社会。

技术优势:

针对下肢步态康复和平衡康复过程中的难点和现有下肢康复机器人存在的一些问题。课题组以现代脑损伤神经康复理论、辅助力场控制技术、运动意图识别技术、信号处理与信息融合技术为基础。iReGo康复助行机器人具有合理的机械结构,可以对病患进行精准动态减重,从而让患者羸弱的下肢能够自由行走。结合先进的传感器技术,iReGo能够实时检测患者跌倒的倾向并予以保护。通过智能传感器,iReGo具有智能的识别病患运动意图能力,可以引导患者腿部做出正确的步法,辅助患者助力行走。通过检测患者行走过程中周围的环境信息和检测患者跌倒的倾向可以防止患者在康复训练中跌倒和碰撞,有效防止在康复训练中受到二次伤害。

技术成熟度:已有样品

成果来源:南方科技大学


4. 智能交互式上肢康复机器人

智能交互式上肢康复机器人在机械结构上改进了现有动力型上肢康复机器人将电机放在运动关节处造成的噪声高、体积大等不足,将电机、减速箱、离合器等动力器件放在底座内,并采用基于齿轮的中央驱动设计,在实现简化机械臂的同时能完成肘关节曲/伸,肩关节曲/伸与内收/外展的多自由度活动。

在系统控制上,设计了多模态控制(语音控制、触摸控制、按键控制等)方式,使得控制更加符合人机交互控制需要,同时还设计了多种训练模式(被动训练、助力训练、虚拟现实训练等),以适用不同阶段患者的康复训练需求。针对该机器人设计的一款应用于手机的APP,实现了医生跟患者,医生与机器人,患者与机器人之间的远程无线互动。手机的可移动性和便携性,不仅方便了医护人员及时了解患者的康复信息,同时也满足了患者自己定制康复计划的需求,大大提高了他们的康复训练兴趣与效果。

性能指标:

(1)能实现医-患-机三者的交互。实现局域网络无线传送距离大于50米;

(2)可实现三种控制模式:语音控制、触摸控制和按键控制,其中语音控制实现准确率达到80%以上;

(3)可实现中央驱动式传动。

技术成熟度:实验室阶段

成果来源:上海理工大学


5. 绳牵引并联康复机器人技术研究

目前本研究团队对绳牵引并联机器人技术已有广泛深入研究,针对飞行器标模所构建的原理样机,采用八绳牵引的六自由度冗余约束并联支撑技术,该系统具体包括机械传动子系统(采用八绳布置方式,通过万向滑轮,分别连接飞行器模型与电机驱动端)、运动控制子系统(采用伺服电机、多轴运动控制卡和伺服驱动器,基于并联机器人技术的智能鲁棒控制方法,实现对期望轨迹的高精度跟踪)、模型位姿测量子系统(采用相机、陀螺仪和加速度计等多种传感器,实现对模型运动轨迹的高精度动态测量)、绳拉力和气动力测量子系统(在试验模型设计了内置式六分量测力天平,以实现对气动力的实时监测)。

医疗康复的实际需求,将进行绳牵引并联康复机构方案设计,系统运动空间与运动学、动力学分析等;采用智能传感器技术与控制技术,搭建原理样机并进行实验验证,最终实现康复机构的高可靠性与高安全性运动训练。

截止目前,本课题团队研究的绳牵引并联机器人技术在四项国家自然基金的支持下,不仅在实验室搭建了多功能原理样机,更在实际风洞单位进行了试验验证,表明了相关科技术的可行性和有效性。拟将绳牵引并联机器人技术应用于医疗康复方面,如骨盆运动、步态训练以腕关节恢复等。

技术成熟度:已有样品

成果来源:厦门大学

如果你对本文提到的技术成果感兴趣,希望与这些技术成果的所属专家团队进行沟通,欢迎与企知道联系。

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