康復(fù)診療機(jī)器人課件

1、康復(fù)診療機(jī)器人1康復(fù)診療機(jī)器人課件康復(fù)診療機(jī)器人1康復(fù)診療機(jī)器人課件背景隨著機(jī)器人技術(shù)和康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，在歐洲、美國和日本等國家，醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人的市場占有率呈逐年上升的趨勢，僅日本機(jī)器人市場，2010 年上升到 大約1，050，000 美元，其增長率在機(jī)器人的所有應(yīng)用領(lǐng)域中占據(jù)首位。因此，服務(wù)于四肢的康復(fù)設(shè)備的研究和應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景。2康復(fù)診療機(jī)器人課件背景隨著機(jī)器人技術(shù)和康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，在歐洲、美國和日本等國家康復(fù)機(jī)器人是康復(fù)設(shè)備的一種類型，其中以歐美和日本的成果最為顯著。在我國康復(fù)醫(yī)學(xué)工程雖然得到了普遍的重視，而康復(fù)機(jī)器人研究仍處于起步階段，一些簡單康復(fù)器械遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場對智能化、

2、人機(jī)工程化的康復(fù)機(jī)器人的需求，有待進(jìn)一步的研究和發(fā)展。3康復(fù)診療機(jī)器人課件康復(fù)機(jī)器人是康復(fù)設(shè)備的一種類型，其中以歐美和日本的成果最為顯康復(fù)機(jī)器人的種類1輔助型康復(fù)機(jī)器人 主要是幫助肢體運(yùn)動(dòng)有困難的患者完成各種動(dòng)作，該類產(chǎn)品有機(jī)器人輪椅、機(jī)器人護(hù)士、機(jī)器人假肢、機(jī)械外骨骼等。2康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人 主要功能是幫助患者完成各種運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)訓(xùn)練，該類產(chǎn)品有行走訓(xùn)練、手臂運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、脊椎運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練等。4康復(fù)診療機(jī)器人課件康復(fù)機(jī)器人的種類1輔助型康復(fù)機(jī)器人4康復(fù)診療機(jī)器人課件目前，康復(fù)機(jī)器人的研究主要集中在康復(fù)機(jī)械手和康復(fù)治療機(jī)器人等幾個(gè)方面5康復(fù)診療機(jī)器人課件目前，康復(fù)機(jī)器人的研究主要集中在康復(fù)機(jī)械手和康復(fù)治

3、療機(jī)器人等康復(fù)機(jī)械手的研究現(xiàn)狀 3 類： （1）基于桌面的機(jī)械手（2）基于輪椅的機(jī)械手。（3）基于移動(dòng)機(jī)器人的機(jī)械手。6康復(fù)診療機(jī)器人課件康復(fù)機(jī)械手的研究現(xiàn)狀 3 類： 6康復(fù)診療機(jī)器人課件（1）基于桌面的機(jī)械手機(jī)械手安裝在一個(gè)徹底結(jié)構(gòu)化的控制平臺(tái)上，在固定的空間內(nèi)操作，具有足夠自由度的串聯(lián)機(jī)器人再配上適合殘疾人使用的人機(jī)界面是這種機(jī)器人典型的設(shè)計(jì)模式。7康復(fù)診療機(jī)器人課件（1）基于桌面的機(jī)械手機(jī)械手安裝在一個(gè)徹底結(jié)構(gòu)化的控制平臺(tái)上目前此類機(jī)器人已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化，如法國 CEA 公司開發(fā)的 MASTER 系統(tǒng)、美國的 Tolfa Corportion 開發(fā)的 DEVAR 系統(tǒng)，以及英國的 Ox

4、fordIntelligent Machines Ltd.開發(fā)的 RAID 系統(tǒng)等。8康復(fù)診療機(jī)器人課件目前此類機(jī)器人已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化，如法國 CEA 公司開發(fā)的 （2）基于輪椅的機(jī)械手。這種機(jī)器人是安裝在輪椅上的，是因?yàn)檩喴蔚囊苿?dòng)擴(kuò)大了機(jī)械手的工作范圍，同時(shí)由于安裝基座的改變致使機(jī)械手的剛性下降和抓取精度的降低，這種機(jī)械手也只是用于用于輪椅的患者，這是一點(diǎn)不足。9康復(fù)診療機(jī)器人課件（2）基于輪椅的機(jī)械手。這種機(jī)器人是安裝在輪椅上的，是因?yàn)檫@種機(jī)械手已經(jīng)成為面向應(yīng)用的流行設(shè)計(jì)，KARES5系統(tǒng)，就是一種基于輪椅的機(jī)械手系統(tǒng)，在電動(dòng)輪椅上安裝了一個(gè)六自由度的機(jī)械手，能夠幫助行動(dòng)不便的老人和殘疾人

5、獨(dú)立的行動(dòng)。10康復(fù)診療機(jī)器人課件這種機(jī)械手已經(jīng)成為面向應(yīng)用的流行設(shè)計(jì)，KARES5系統(tǒng)，就是（3）基于移動(dòng)機(jī)器人的機(jī)械手。這類機(jī)械手是目前最先進(jìn)的康復(fù)機(jī)械手，這種機(jī)械手安裝在移動(dòng)的機(jī)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(shí)擴(kuò)大了機(jī)械手的活動(dòng)空間并提高了抓取的精度。11康復(fù)診療機(jī)器人課件（3）基于移動(dòng)機(jī)器人的機(jī)械手。這類機(jī)械手是目前最先進(jìn)的康復(fù)S. Tachi 等人在 MIT 日本實(shí)驗(yàn)室研制了一種移動(dòng)式康復(fù)機(jī)器人 MELDOG6 ，作為“導(dǎo)盲狗”以幫助盲人完成操作和搬運(yùn)物體的任務(wù)。法國 Evry 大學(xué)研制了一種移動(dòng)式康復(fù)機(jī)器人 ARPH7，使用者可以從工作站實(shí)施遠(yuǎn)程控制，使移動(dòng)機(jī)器

6、人實(shí)現(xiàn)定位和抓取工作。12康復(fù)診療機(jī)器人課件S. Tachi 等人在 MIT 日本實(shí)驗(yàn)室研制了一種移動(dòng)式這種機(jī)械手系統(tǒng)都是需要由視覺、靈巧操作、運(yùn)動(dòng)、傳感、導(dǎo)航及系統(tǒng)控制等電子系統(tǒng)組成，要求比較高，價(jià)格也是相對的比較昂貴。13康復(fù)診療機(jī)器人課件這種機(jī)械手系統(tǒng)都是需要由視覺、靈巧操作、運(yùn)動(dòng)、傳感、導(dǎo)航及系康復(fù)治療機(jī)器人研究現(xiàn)狀康復(fù)治療機(jī)器人是康復(fù)醫(yī)學(xué)和機(jī)器人技術(shù)的完美結(jié)合，不再把機(jī)器人當(dāng)作輔助患者的工具，而是把機(jī)器人和計(jì)算機(jī)當(dāng)作提高臨床康復(fù)效率的新型治療工具?？祻?fù)治療機(jī)器人在醫(yī)療實(shí)踐上主要是用于恢復(fù)患者肢體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的功能。14康復(fù)診療機(jī)器人課件康復(fù)治療機(jī)器人研究現(xiàn)狀康復(fù)治療機(jī)器人是康復(fù)醫(yī)學(xué)和機(jī)器

7、人技術(shù)的當(dāng)人的肢體受外傷燒傷或做手術(shù)后，由于受傷組織的皮膚、韌帶和肌肉失去彈性而導(dǎo)致肢體運(yùn)動(dòng)的速度和范圍受到限制。生物力學(xué)或生物物理化學(xué)類型的應(yīng)用就是使用機(jī)器人系統(tǒng)來打破受傷肢體的運(yùn)動(dòng)范圍。15康復(fù)診療機(jī)器人課件當(dāng)人的肢體受外傷燒傷或做手術(shù)后，由于受傷組織的皮膚、韌帶和肌從現(xiàn)有文獻(xiàn)及臨床需要來看，今后上肢康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)的研究可能集中在以下幾個(gè)方面：1. 康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 控制策略與運(yùn)動(dòng)模式的設(shè)計(jì)3. 力反饋4. 安全機(jī)制5. 康復(fù)效果的評價(jià)機(jī)制16康復(fù)診療機(jī)器人課件從現(xiàn)有文獻(xiàn)及臨床需要來看，今后上肢康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)的研究可能集相關(guān)研究課題舉例17康復(fù)診療機(jī)器人課件相關(guān)研究課題舉例17康

8、復(fù)診療機(jī)器人課件本上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人用于中風(fēng)偏癱患者的康復(fù)訓(xùn)練。采用穿戴式外骨骼設(shè)計(jì)，由氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。該機(jī)器人既能直接準(zhǔn)確地模擬手臂的各種運(yùn)動(dòng)，又能利用患者的一側(cè)健康手臂自主運(yùn)動(dòng)信息直接驅(qū)動(dòng)患者另一側(cè)患肢作隨動(dòng)康復(fù)運(yùn)動(dòng)。18康復(fù)診療機(jī)器人課件本上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人用于中風(fēng)偏癱患者的康復(fù)訓(xùn)練。18康復(fù)診療步行康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人19康復(fù)診療機(jī)器人課件步行康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人19康復(fù)診療機(jī)器人課件近 年 來 減 重 步 行 訓(xùn) 在 臨床上 的應(yīng) 用越開越 廣泛 它 主要是用減重 吊帶使患者步行 時(shí)下肢 負(fù)重減少 ，借助 于運(yùn) 動(dòng) 平板進(jìn)行步行能力訓(xùn)練。在訓(xùn)練時(shí)一般需要兩名治療師 一名 幫助患者 腿擺動(dòng) 、 支撐期

9、患足跟 著地 防止 支撐期膝 過 伸 。另一名幫助患 者進(jìn)行 身體重 心轉(zhuǎn)移 、 髖 伸展 、 骨盆旋轉(zhuǎn) ， 并保持患 者軀 干的直立。20康復(fù)診療機(jī)器人課件近 年 來 減 重 步 行 訓(xùn) 在 臨床上 的應(yīng) 用越開越 自 2 0世紀(jì) 9 0年代初 以來 國內(nèi)外 多家研究機(jī) 構(gòu)利用機(jī) 器人技術(shù)相 繼開展 了代替 理療師輔 助 患者 自動(dòng)完成減重步行康復(fù)訓(xùn)練的設(shè)備 利 用這種康復(fù)訓(xùn)練 機(jī)器人進(jìn)行步行康復(fù)訓(xùn)練 不僅減輕 了治 療師 的工作強(qiáng) 度，而且步行 訓(xùn)練參數(shù)重 復(fù)性好 ， 時(shí)相 指標(biāo)可 以準(zhǔn)確設(shè) 定 ，能夠 有效加快康復(fù)進(jìn)程 ， 提高療效 。21康復(fù)診療機(jī)器人課件自 2 0世紀(jì) 9 0年代初

10、以來 國內(nèi)外 多家研究機(jī) 新型柔性三維力溫度觸覺傳感器陣列設(shè)隨著智能機(jī)器人廣泛的應(yīng)用于人體健康、體育訓(xùn)練、康復(fù)醫(yī)療、生物等諸多領(lǐng)域，傳感器的多功能化成為傳感器發(fā)展的趨勢。Alirezaei等人利用壓力敏感導(dǎo)電橡膠研制了應(yīng)用于機(jī)器人關(guān)節(jié)部位能實(shí)現(xiàn)柔性變形的觸覺分布式傳感。Hidekuni等人利用硅IC的柔性變形技術(shù)設(shè)計(jì)了具有壓力、硬度和溫度分布敏感的集成式觸覺傳感器陣列。22康復(fù)診療機(jī)器人課件新型柔性三維力溫度觸覺傳感器陣列設(shè)隨著智能機(jī)器人廣泛的應(yīng)陸偉等人設(shè)計(jì)并制作了一種新型的柔性三維力溫度觸覺傳感器陣列。三維力和溫度傳感器采用新型的柔性力學(xué)敏感和溫度敏感材料，凹凸?fàn)罱惶媾挪冀M成柔性觸覺傳感器陣

11、列。該柔性三維力溫度觸覺傳感器陣列具備同時(shí)檢測三維力和溫度的功能，可應(yīng)用于機(jī)器人手指等部位。23康復(fù)診療機(jī)器人課件陸偉等人設(shè)計(jì)并制作了一種新型的柔性三維力溫度觸覺傳感器陣列脊柱外科機(jī)器人系統(tǒng)傳統(tǒng)脊柱減壓椎管磨削手術(shù) 完全依賴醫(yī)生的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，無法掌控磨削信息 醫(yī)生易疲勞，手術(shù)強(qiáng)度大、風(fēng)險(xiǎn)高 手術(shù)技巧要求高，無法廣泛開展椎管狹窄手術(shù)器械手術(shù)方法手術(shù)結(jié)果正常狹窄24康復(fù)診療機(jī)器人課件脊柱外科機(jī)器人系統(tǒng)傳統(tǒng)脊柱減壓椎管磨削手術(shù)椎管狹窄手術(shù)器械手研究任務(wù)由北京航空航天大學(xué)機(jī)器人所與北京大學(xué)第三醫(yī)院合作，研究一種基于力反饋控制策略的脊柱外科機(jī)器人系統(tǒng)，用于磨削椎壁至合適厚度，解除受壓神經(jīng)與脊髓，輔助醫(yī)生

12、實(shí)現(xiàn)安全的手術(shù)磨削操作。解決手術(shù)安全性問題實(shí)時(shí)監(jiān)控磨削信息，路徑規(guī)劃。 控制方法與策略的恰當(dāng)選擇是關(guān)鍵25康復(fù)診療機(jī)器人課件研究任務(wù)由北京航空航天大學(xué)機(jī)器人所與北京大學(xué)第三醫(yī)院合作，研2 機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖總體方案設(shè)計(jì) 機(jī)器人本體、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃模塊26康復(fù)診療機(jī)器人課件2 機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖總體方案設(shè)計(jì)26康復(fù)意義與展望機(jī)器人具備許多人類所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，例如：長期、穩(wěn)定地重復(fù)訓(xùn)練，精確、客觀地測定訓(xùn)練與運(yùn)動(dòng)參數(shù)，提供實(shí)時(shí)反饋、遠(yuǎn)程訓(xùn)練等。但是，目前康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的研究仍然處于起步階段。從近年的發(fā)展看，美國的著名大學(xué)如 MIT，Stanford，Northwestern 等對這一領(lǐng)域的研究都十分重視，處于世界領(lǐng)先。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(fèi)投入方面嚴(yán)重不足。27康復(fù)診療機(jī)器人課件意義與展望機(jī)器人具備許多人類所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，例如：長期、穩(wěn)由于我國的康復(fù)醫(yī)學(xué)事業(yè)仍然處于起步階段，但患者數(shù)量多、治療師資源缺乏，據(jù)此現(xiàn)狀，發(fā)展康復(fù)訓(xùn)練醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)更具實(shí)際意義。隨著康復(fù)醫(yī)療機(jī)器人的研究和使用