肩关节全驱动上肢康复机器人的设计与分析

王占礼 段志峰 李 爽 高墨尧 庞在祥

（长春工业大学 机电工程学院， 吉林 长春 130012）

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随着人口老龄化的加剧、生活节奏的加快以及不良饮食习惯的影响，因脑卒中造成肢体运动障碍的人口迅速增长。脑卒中作为发病率高、复发率高、致残率高、死亡率高的脑血管疾病，正以每年300多万人的速度增长；患病的存活者中，约80%会留有不同程度的肢体功能障碍[1-5]。医学和临床实践表明，治疗脑卒中最有效的方法就是治疗后转为反复的康复训练。传统的康复治疗一般是通过治疗师与患者面对面、长时间的接触来帮助患者进行肢体上的反复运动，从而达到康复治疗的效果。这种治疗往往过于依赖治疗师的自身治疗经验，并且现阶段治疗师数量与患者的数量相差较大，存在康复治疗效率低、成本高、操作难度大且不易随时进行的缺点。上肢康复机器人的出现弥补了以上缺点，将机器人技术与康复医学相结合，可使治疗效果事半功倍。

随着康复医疗技术与人工智能技术的不断发展，针对上肢运动功能障碍治疗的康复机器人正成为研究的重点，国内外众多学者及相关单位都对其进行了大量的研究，并取得了一些成果。国外研发的具有代表性的产品有：Lünenburger L 等[6]开发的基于跑步机的外骨骼式康复机器人Lokomat，由Colomer C等[7]研制的可提供手臂减重系统、增强表现反馈和评估工具的Armeo 机器人，Nef T 等[8]开发的具有6 自由度半骨架结构的ARMin 机器人等。国内研发的具有代表性的产品有：Huang X 等[9]研发的10 自由度上肢外骨骼康复机器人，李庆玲等[10]研发的5自由度康复机械臂系统，以及与肩关节转动中心相匹配的新型上肢康复机器人等[11-13]。……