【《上肢康复机分类及国内外发展探究国内外文献综述》2200字】

上肢康复机分类及国内外发展研究国内外文献综述上肢康复机第一次出现在上世纪九十年代，随着时代的发展，科学技术进步迅速，当前国内外研究出了各式各样的上肢康复机，种类也各有特色：例如根据康复训练的模式可以有主动式的、被动式的和两者结合式的康复机[2]；根据动力模式有电力驱动、液压驱动和气压驱动等；根据运动轨迹有二维式和三维式；根据机器支撑模式有端点式、穿戴式和外骨骼式支撑等。经常拿来用的模式是根据上肢康复机的结构将康复机分成两个方面：末端执行器型和外骨骼型。由于不一样的分类模式会有一定的交集，根据他们不同的特点，这两种分类模式又能再往下分类。当今阶段大体的上肢康复机类[3]型如图1-1所示。图1-1上肢康复机类型Figure1-1Upperlimbrehabilitationmachinetype1.2.1末端执行器式上肢康复机末端执行器式康复机也叫做末端牵引式康复机，在上肢康复机最初研究的时候就采用这种结构，这种方式的工作原理就是通过指导胳膊前端或者上臂的一个点从而完成一些康复动作，主要由连杆机构连接而成。这种康复机器人的特点就是结构简单，比较容易操控，易于制造，价格也相对较便宜。其中最具有代表性的这种类型的康复机就是美国麻省理工学院研究制作的MIT-MANUS上肢康复机，从上世纪九十年代中期至今麻省理工学院就一直不断完善这种机器人。从最初的Hogan研究的二自由度上肢康复训练机（图1-2(a)），这个机器具有相应的重力弥补功能，之后他又研究制作了2-DOF手腕康复训练机如图1-2(b)，和可以实现四自由度运动的康复机（图1-2(c)）。四自由度康复训练机已经可以提供多种康复训练动作，根据实际情况进行选择，并且还可以收集反馈信息，从而康复训练师可以根据这信息进行相应的训练调整。图1-2MIT-MANUS上肢康复机Figure1-2UpperlimbrehabilitationmachinesStanfordUniversity开发的镜像上肢康复机（图1-3）可以帮助上肢功能障碍患者进行训练动作。顾名思义，它可以让运动起到镜像的作用，即通过记录上肢障碍人士好的一个胳膊的运动，然后可以将相同的运动输出到不好的那个胳膊上，从而达到康复训练的效果。这种康复机已经运用到实际康复训练中。图1-3MIME上肢康复机Figure1-3MIMEupperlimbrehabilitationmachine国内对这种康复机的研究起步较晚，并且都是在一些科研院所进行探索研究。清华大学是较早一批开始研制的大学，研究制造出二自由度的这种上肢训练康复机（图1-4），这种康复机具有多种用途，可以对上肢障碍人士达到一定的康复训练的目的。此外，哈尔冰工程大学、河北工业大学、中国科学院大学等也对其有相对的研究。图1-4清华大学二自由度上肢康复机Figure1-4TsinghuaUniversitytwo-degree-of-freedomupperlimbrehabilitationmachine1.2.2外骨骼式上肢康复机对于上肢功能障碍患者的康复治疗工作有时需要活动他们的上臂，有的时候需要活动他们的下臂，甚至一些手腕关节有障碍的也需要进行运动，这个时候末端执行器式康复机就达不到要求了，因为它可以针对人体的上下臂进行相应的带动，而不能使人体上肢的部位（肩、肘、腕）进行运动。所以，另外一种康复机应运而生，即外骨骼式上肢康复机。这种康复机具有很多优点，它有移动式的即穿在患者身上，和固定式的即固定在轮椅或其他座位上。现在固定式的较多，也是研究的热门。英国的UniversityofSouthampton研究的五自由度SAIL就是外骨骼式的，它完全依靠机械结构实现运动，没有动力装置，属于穿戴式，可以对人体上肢的活动关节康复训练，起到一定的康复效果。美国的WashingtonUniversity研制出了可以实现七个自由度运动的康复机，名字叫做CADEN-7（图1-5）。它几乎可以实现上肢各个形式的运动，肩关节的抬起、旋转，上臂的转动等等。由于它的功能更强大，所以传动系统非常复杂，各个结构之间的配合也十分巧妙。此外，国外加州大学、莱斯大学、日本佐贺大学、瑞士皇家理工学院等对外骨骼式上肢康复机也有相应的研究。图1-5华盛顿大学CADEN-7Figure1-5WashingtonUniversityCADEN-7国内最早对外骨骼上肢康复机器人研究的是哈尔滨工业大学和华中科技大学。哈工大研制出的是五自由度的，依靠伺服电机进行驱动，人体上肢都可以在这个机器上进行康复训练，通用性比较强。华科研制出了针对腕关节活动的二自由度康复机和针对上肢活动的四自由度、九自由度康复机等。此外，上海交通大学等高校和上海傅利叶智能医疗器械等公司也对这种结构的上肢康复机有相应的研究。参考文献[1]符琼.中人口老龄化研究述评[J].成都行政学院学报,2013,(03):93-96.[2]ZhengJinyu,ShiPing,FanMengxue,etal.Effectsofpassiveandactivetrainingmodesofupper-limbrehabilitationrobotoncorticalactivation:afunctionalnear-infraredspectroscopystudy[J].NeuroReport,2021,32(6).[3]余灵,喻洪流.上肢康复机器人研究进展[J].生物医学工程学进展,2020,41(03):134-135.[4]张伟胜,喻洪流,黄小海等.一种新型四自由度的上肢康复机器人[J].中国康复理论与实践,2019,25(10)：1202-1208.[5]孙恒,陈作模.机械原理[M].8版.北京:高等教育出版社,2013.[6]濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计[M].10版.北京:高等教育出版社,2019.[7]王永岩.理论力学[M].北京:科学出版社,2007.[8]中国标准化与信息分类编码研究所.GB/T10000-1988中国成年人体尺寸[S].[9]赵京,宋春雨,杜滨.基于人体工程学的仿人机械臂构型[J].机械工程学报,2013,49(13):16-21.[10]徐灏.机械设计手册3[M].北京：机械工业出版社,1998.[11]郑文伟.吴克坚.机械原理[M].高等教育出版社,1999年[12]刘鸿文.材料力学[M].高等教育出版社,2001.5[13]YanHao,WangHongbo,ChenPeng,etal.ConfigurationDesignofanUpperLimbRehabilitationRobotwithaGeneralizedShoulderJoint[J].AppliedSciences,2021,11(5).[14]成大先.机械设计手册(1~5卷).化学工业出版社,2002.1[15]魏俊民.机电一体化系统设计.中国纺织出版社,2004[16]隆生.SolidWorks设计与应用[M].北京：电子工业出版社,2004,p20-p30[17]林述温.机电装备设计.机械工业出版社,2002.1.[18]谢黎明.机械工程与技术创新[M].化学工业出版社,2005.[19]李恒权,朱明臣,王