由于机器人康复理论研究的逐渐深入和CPM装置的不断实践改良,手部康复机器人正①向多关节协同训练的方向发展;②向轻便化方向发展;③向手指位置精准控制方向发展;④向主被动复合训练模式发展;⑤提出更有效的传动方式和科学的结构形式。26966
自从1978年Salter等人设计出世界上第一个CPM装置(如图1.1所示),包括踝、踝-膝-髋、手指、手腕、肘、肩等人体主要关节的CPM机都被设计出来。目前,世界上有超过57个国家的700多万患者受益于CPM技术[7]。
20世纪80年代美国麻省理工学院成功研制出末端导引式康复机器人MIT-MANUS(如图1.2所示)。该机器人采用连杆机构,患者握住位于连杆机构末端的手柄完成平面内的运动训练,计算机则为患者提供相应的视觉反馈,研究人员可以根据相关的临床数据及训练工程中的运动参数,总结出康复成效并及时调整训练计划。临床测试表明该机器人能够显著改善运动神经功能损伤患者的运动能力,开创了机器人化人体运动功能修复的先河,展现出了机器人在帮助患者进行人体运动功能康复方面无限光明的应用前景[8]。
2001年,美国的科研人员研制出5个手指的康复机械手(如图1.3所示),该装置采用欠驱动的控制方式,每个手指都由一个电机控制其运动,共5个电机,每个手指的指端与牵引机构固定,通过钢丝的拉伸运动,指端的弯曲和伸直从而牵引带动整个手指实现弯曲运动,其驱动机构与执行机构分开,结构紧凑、轻便[9]。论文网
2003 年,英国曼彻斯特大学设计了一种外骨骼式康复机构(如图1.4所示),采用模块化的设计思想,实现了对四个手指的康复运动,传动机构采用钢丝。整个机构由固定手指的外骨架模块、保护手指的手套模块和电机驱动模块三部分组成。
2004 年,美国卡内基梅隆大学机器人研究所研制出一种新型的手部CPM机(如图1.5所示)。该机构固定大拇指,只单独对食指进行康复训练,机构可以为不同人的手指进行调整,DIP、PIP关节的康复运动采用杆机构,气动驱动,能达到良好的康复效果[10]。
国内近年来在该领域也开始了一些有益的探索,相关研究机构及科研人员对相关国外先进研究进行了跟踪,积极投入到该领域的研究,这一领域相关技术的研究已具有一定水平,取得了一些积极成果和相关的技术积累,各个单元技术已比较成熟,推出了少许产品,逐步缩小了和世界先进水平的差距。将遥控操作机器人技术与康复辅具技术相结合,针对康复医学的要求和特点,研制智能化的多功能肢体康复训练机器人是目前研究的重点。
虽然我国科研院所和企业在智能康复器械方面有一定的研究成果,但在产品的品种、类别和智能化方面,同国外先进水平相比还存在着相当大的差距,仍不能充分满足这些行为能力弱化、生活不能自理的老人及其他患者对此类产品日益增长的消费需求,不能有效满足他们依靠自身能力独立完成日常行为的心理追求。
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