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边做游戏边康复丨上海大学科研团队研发智能康复机器人造福脑卒中患者
特斯拉 2018-05-08
导语

助行康复机器人是一种为患者提供康复训练的设备,使其获得更强的生活自理能力。许多脑卒中患者腿部无力、平衡能力差,需要借助这种设备逐步恢复行走能力。

近日,第六届中国(上海)国际技术进出口交易会(以下简称“上交会”)在上海世博展览馆圆满闭幕,来自上海大学机自学院的“iReGo——小型多自由度下肢康复机器人”等一批科技新成果亮相上交会,吸引参观者驻足询问,亲身体验人机互动。

图:智能助行康复机器人项目

上海大学智能助行康复机器人——iReGo项目不仅参加了上交会路演,而且获得了上海技术转移协会颁发的最具技术交易潜力奖。这款机器人由上海市智能制造与机器人重点实验室郭帅教授领衔研制。他带领团队经过3代样机迭代,研发出这款适合脑血管和神经系统疾病患者在家、在社区康复中心使用的康复机器人。据悉,iReGo将在华山医院进行临床验证,未来有望在社区、家庭中进一步推广

▍根据国情研发更高性价比机器人 

助行康复机器人是一种为患者提供康复训练的设备,使其获得更强的生活自理能力。许多脑卒中患者腿部无力、平衡能力差,需要借助这种设备逐步恢复行走能力。康复机器人作为一种为脑卒中患者提供康复训练,同时提升患者生活自理能力的机器,获得了越来越多的关注。目前,国内市场主要被国外高端康复机器人占据,但这类机器人体积和重量都很大,如Erigo重量达300Kg,Lokomat更是超过了800Kg,且售价都超过100万元,并不适合用于家庭、社区的康复治疗。

上海市智能制造与机器人重点实验室在机器人研究领域,有着深厚的技术积累和积淀。团队在郭帅教授带领下,自2012年就与美国康复学科连续15年排名第一的芝加哥康复医学中心(RIC)、国内神经科顶级的华山和瑞金医院等机构进行合作,开始了康复机器人的研发。完成了国内首台高端康复机器人样机的研发后,他们在嘉兴第二医院开展了临床试验,康复训练效果显著,曾被央视焦点访谈等多家媒体报道。

为了让更多的普通中风患者受益,2014年,研究团队把康复机器人的性价比放在研发首位,致力打造一款面向家居训练的高性价比的小型助行训练机器人。为此,从结构设计到算法优化,每一处细微的改动都经过研发人员多次斟酌。经过3代样机的迭代研发,于今年推出了具有自主知识产权的小型多自由度下肢康复机器人,并取名iReGo,意为“我再一次出发”,体现了无数患者的内心诉求。

▍用“无履带跑步机”边做游戏边康复 

从外形上看,这台智能机器人更像是一台被卸下了履带的跑步机。站在原本“跑步”的位置,患者绑上防护带,就可以选择相应的“课程”进行训练。

“往左、往左,再过去一点,好了好了到了。”iReGo能完成医院康复机器人80%的训练,拥有行走训练、轨迹训练、游戏训练、平衡测定4种模式,患者可在触摸屏上进行选择。在游戏训练中,患者要通过扭动腰和骨盆,把一颗颗五角星移动到圆圈内。这个游戏旨在训练骨盆控制能力,让患者在反复练习中不感到枯燥乏 味,反而有一种挑战自我的乐趣。iReGo还通过“互联网+”,配备了一款云康复社区APP。专业的治疗师可通过APP,远程在线分析患者的康复情况,为 其制订进一步的训练方案。

为 了避免患者在训练过程中的二次伤害,iReGo的保护装置运用了多项关键技术。例如在步行训练时,通过设置防跌倒限制范围,来调整患者重心在竖直方向上的可移动范围;并在机器人前后两端设置感应器,以提供防撞保护。此外,iReGo还引入了一般只在传统工业机器人设计中运用的“意图判断”技术。通过采集力感器信号,根据患者意图进行移动,不需要外力作用便能实现“智能跟随”。

华山医院康复科主任医师白玉龙表示:“iReGo康复机器人适用于脑卒中患者功能恢复时期训练。它设计小巧,符合人体生理特性,游戏训练模块可以提高患者的参与度,满足中后期脑卒中康复需求。”由于样机比较成熟,已获得两件国家发明专利授权,郭帅教授希望尽快找到企业合作伙伴,实现这款机器人的产业化应用。 iReGo的预计售价是10万元,未来随着产量提升,价格会不断下降。

积跬步,至千里。基于iReGo的核心技术,团队研发人员已获得了两项发明专利的授权,还有2项发明专利在审核中,并且发表SCI研究论文3篇,核心期刊论文5篇。

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  • 康复机器人
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作者 特斯拉

副研究员

中科院

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科
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