上肢康复机器人的特征-力反馈技术

上肢康复机器人是通过控制末端执行器（人手）在二维平面上进行，被动、助力、主动、抗阻等运动模式。康复机器人的基本原理就不在做过多说明，

这里就简单提一下上肢康复机器人的主要产品特征-力反馈技术。

目前, 康复机器人主要有两种训练模式: 被动训练和主动训练。 被动训练针对早期肌力比较弱的病人, 由机器人带动患侧肢体沿着预定轨迹模拟正常的运动模式; 而主动训练则是针对具有一定的运动能力的病人, 由机器人根据其主动运动意图, 辅助其完成运动。其中, 被动训练通过预先设定的机器人轨迹跟踪控制即可实现, 但是由于缺乏患者的主动参与, 无法充分地刺激神经回路, 训练效果相比主动康复训练要差。

但是, 主动康复训练的实现比较困难, 主要体现在两方面: 1) 如何准确可靠地提取人的主动运动意图; 2) 如何根据人的主动运动意图控制机器人的力或运动, 即机器人的辅助控制策略。

主动康复训练的运动意图感知方式主要包括脑机接口技术和力反馈技术，其中脑机接口的传输信号Zui为常用的是脑电信号（EEG）或者是肌肉电信号（EMG）。从商业角度来讲，目前力反馈技术是Zui为直观的一种交互方式。

上肢康复机器人的力反馈技术是通过装置在末端执行器的多维力传感器实时监测人末端执行器的力矩、力方向和加速度，并根据患者主动力的大小而动态调整力矩输出辅助量，从而实现主动训练中的助力、抗阻等运动模式：

助力模式：针对患者无法独自完成动作任务时，机器人通过对患上肢末端执行器的实时反馈来计算出需要提供补偿力的大小， 从而对患者手部运动方向进行同向施力。当机器人通过传感器侦测到患者开始自己出力后，经过内部力学算法，实时停止提供辅助力矩，让患者自行完成剩余的运动，直到动作完成。

阻抗模式 ：针对已经具有独自完成动作能力的患者，通过对患者手部的运动方向进行反向施力，从而使患者在运动中感受到阻尼力的产生，并且根据传感器和电机的反馈数据，中央运动控制单元能够给予足够而有合适的力输出指令，可以实时的比例化的调整阻尼力的大小。可以做一定的肌力训练，从而提高患者的上肢肌力和关节力阻抗。抗阻模式的另一种方式是质量模拟。质量模拟模式中，机器人根据患者的上肢末端使用力的情况，模拟虚拟物体的质量，和摩擦系数，模拟真实环境中的物体运动后的惯性，增强患者的运动控制功能，并可以实时的比例化的调整虚拟质量和虚拟摩擦系数，模拟重物体在冰面滑动的效果等，提供了丰富的物理环境互动。

在康复机器人领域，国内企业和国外企业在产品技术上处于同一起跑线，且国内企业具有后发优势。目前，傅利叶智能也正在积极拓展国际市场，也是国内首款进入欧洲康复中心和科研机构的康复机器人产品，相信我们的国产康复机器人在国际市场上一定能闯出一片天地。

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