1.5 假肢和外骨骼机器人
Rheo(图 5a,冰岛,Össur公司)适用于大腿残
肢或膝关节离断的截肢患者。使用者体重可达 125
kg,其内部微处理器实时检测腿部运动信号,频率
可达 1 000 次 /s,具有极高的地形适应能力 [16]。
C-leg(图 5b,德国,Otto Bock公司)框架由碳纤维
材料制造,内置微处理器自动调节膝盖弯曲时动态
特性和稳定性,使用者甚至可以参加体育运动[15]。
i-limb(图 5c,英国,Touch Bionics公司)是一台假肢
手,具有 24个快速反应的动作模式,拇指可自动旋
转配合其他手指完成复杂动作,手指负载为 320 N,
手腕负载达 900 N。ReWalk(图 5d,美国,Argo
Medical Technologies公司)已于 2014年获得美国食
品药品监督管理局认证,是一款外骨骼辅助机器人,
帮助使用者完成站立、坐下、行走、上下楼梯等日
常活动,其自带的电源能维持全天的基本运动,系
统适用于身高 1.6~1.9 m,体重小于 100 kg的使用者。
随着新型材料和微处理器的发展,假肢和外骨
架机器人的体积变得更加轻巧、负载能力不断提升,
功能更加丰富[15]。
1.6 辅助、康复机器人
辅助机器人设计用于帮助行动不便或丧失运
动能力的人完成日常基本活动,如吃饭、洗漱、上
(a) Rheo (b) C-leg
(c) i-limb (d) ReWalk
图 5 假肢和外骨骼机器人
厕所等。
Handy1(图 6a,英国,Rehab Robotics 公司)开
发于 1987年,是最早商业化应用的辅助机器人。
Handy1的运动部分由一个 5自由度的 Cyber310机
械臂和一个夹持器组成,能够辅助使用者完成吃饭、
喝水、剃须、刷牙、绘画、游戏等简单的日常活动,
可根据使用者不同的需求对其功能进行简单的配置
和调整[17]。功能更为全面的是 iARM(图 6b,荷兰,
EXACT Dynamic),其末端为双手指型的夹持器,
整个机器人安装在电动轮椅上,使用者可通过手柄
控制机械臂的运动。借助于移动平台,iARM的功
能得到扩展,使用者能够独立完成更多的日常任务。
辅助机器人的研究难点在于其机构的设计,如
何使其满足日常生活中复杂多变的功能要求,如何
根据不同患者的身体状况配置不同的功能是研究人
员要解决的关键问题。
脑卒中、颅脑损伤、脊髓损伤病人往往因遗留
不同程度的功能障碍而无法恢复,以神经可塑性原
理为基础的重复训练,可以使患者脑运动功能可塑
性达到最佳化。通过功能性的渐近性治疗,帮助患
者重新掌握运动技能。康复机器人能有效地帮助患
者实现恢复过程。MyoPro(图 6c,美国,Myomo公
司)是专为中风、肌萎缩侧索硬化症、肌萎缩侧索硬
化症、脑脊髓损伤和其他神经肌肉疾病的患者设计
的可穿戴的肌电上肢康复机器人。它将使用者肌体
信号反馈作为运动信号,从而不断激励障碍肢体以
达到恢复的目的。Lokomat(图 6d,瑞士,Hocoma
公司)用于下肢恢复,由机器人步态矫形器、重量支
持系统和一个跑步机组成,根据预先编程设置的个
性化生理步态参数引导患者下肢运动,从而达到恢
复目的。
2021-10-17 20:44:50
734KB
pdf
1