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医疗机器人的功能和应用随着科技的不断进步，医疗领域也在逐步发展中。
其中，医疗机器人是一个备受关注的领域。
医疗机器人的出现，不仅能够减轻医护人员的工作负担，同时也可以为患者提供更为精细、高效的医疗服务。
本文将从医疗机器人的功能和应用两个方面入手，为大家详细介绍这个未来之星的发展情况。
一、医疗机器人的功能医疗机器人是指具有自主控制、可以执行医学操作的机器人。
它可以协助医护人员完成手术、检测、治疗等医疗任务，提高医疗领域的效率和精度。
那么，医疗机器人具体有哪些功能呢？1. 手术辅助医疗机器人最常见的应用就是手术辅助。
在手术中，医疗机器人可以通过内镜或机械臂进入患者体内，协助医生进行手术操作。
与传统手术相比，医疗机器人手术更加精准、微创，能够最大限度减少手术风险以及术后恢复时间。
2. 诊断和监护医疗机器人也可以用于诊断和监护。
例如，医疗机器人可以通过声音、摄像头等传感器对患者的生理状态进行监控。
同时，它还可以根据患者的病情、体征，为医生提供辅助诊断信息，帮助医生制定更为科学的治疗方案。
3. 康复疗法医疗机器人也广泛应用于康复疗法中。
例如，通过医疗机器人的辅助，患者可以进行肌肉群的锻炼、关节运动等康复训练，以期达到最佳的治疗效果。
二、医疗机器人的应用除了上述的功能，医疗机器人的应用还可以细分更多的领域，而未来的应用场景也会更为广泛。
下面列举一些当前比较热门的应用领域。
1. 智能导诊和管理医疗机器人可以通过一些先进算法，帮助医生做出更精准的诊断和治疗计划，辅助医生完成医学工作。
同时，也可以通过大数据技术，分析患者的病史、病情等信息，为医生提供更多的诊治建议。
2. 无人送药传统的医院中，送药差错率高，时间长。
而有些医疗机器人可以帮助医院实现无人送药。
当患者需要用药时，医院内的机器人就会自动从药房取出药品，并将药品运送至患者的床头。
3. 精准养护医疗机器人可以通过内置传感器，对床位、病人的位置、身体状态等信息进行实时检测和记录。
机器人应用发展趋势及行业前景展望一、机器人技术发展趋势机器人技术是近年来高速发展的一门技术，伴随着科技的不断变革和社会的进步，机器人技术也呈现出了以下几个发展趋势：1. 智能化在过去，人们对机器人的需求主要是用于简单劳动力的替代，但现在，随着人工智能和感知技术的飞速发展，人们对机器人的需求正在从简单机械劳动转向智能化的需求。
未来的机器人将拥有更高的智能化水平，可以根据环境和任务自动地调整自己的行为，执行更复杂的任务。
2. 多功能性机器人成为人们生活和工作的重要伙伴，未来的机器人不仅可以完成简单的操作，还可以进行多样化的功能性操作，如打扫家庭、照看老人、为医生进行手术等等。
未来的机器人将可用于较复杂的任务领域，例如自主驾驶汽车、自动导航无人机等等。
3. 可靠性未来机器人的可靠性将更高，特别是在针对恶劣的环境和特定领域应用中，机器人将扮演非常重要的角色，如雪地机器人、深海机器人等。
机器人行业将会更加重视产品可靠性，以确保应用时不出现问题。
4. 个性化未来机器人将逐渐向多样化和个性化方向发展，以满足不同用户的需求。
无论是在家庭服务领域，还是在医疗领域，都将出现各种类型的机器人。
5. 网络化未来机器人将会更加网络化，可以与其他机器人或设备沟通，相互协作，以更高效地完成任务，例如工业机器人可以进行远程监视和控制，太空机器人可以与地球上的人员进行通信，以完成协同工作等。
二、机器人的应用前景随着机器人技术的日益成熟和应用的逐步展开，机器人产业也进入了高速发展的阶段，属于有着广阔的应用前景的技术领域。
1. 工业应用前景工业机器人的应用市场正在逐步扩大，特别是在汽车、电子、化工等工业领域，机器人的应用范围越来越广泛。
未来，工业机器人将逐渐成为现代舞台的重要角色。
2. 医疗应用前景机器人在医疗领域的应用具有宏大的市场潜力，从低成本的手术助手到脊柱手术机器人，都将在未来逐渐扩大应用变得更加成熟和普及。
3. 家庭服务应用前景随着老龄化的加剧，家庭机器人的需求将会越来越高，像清洁机器人、陪伴机器人、智能家居助手等等，都将成为市场需求的重要体现。
智能机器人的发展现状与未来趋势近年来，随着科技的飞速发展，智能机器人逐渐从科幻电影中走进现实生活。
如今，智能机器人已经成为人类生活中不可或缺的一部分，而其发展的现状和未来的趋势也引起了广泛的关注。
一、发展现状智能机器人的发展可以追溯到20世纪70年代早期。
最初的机器人多用于工业生产领域，如汽车厂、电子厂等。
随着技术的不断进步，机器人逐渐具备了一定的感知和识别能力，能够完成简单的视觉和语音任务。
例如，在酒店或商场中，我们常见到的服务机器人，就可以根据顾客的需求给予相应的服务。
同时，智能机器人在医疗领域的应用也越来越广泛。
无论是手术辅助机器人，还是康复训练机器人，都极大地提高了医疗质量和效率。
此外，智能机器人在警察、消防员等危险领域的应用也逐渐增多，可以替代人类完成一些危险任务，从而保障人们的安全。
二、未来趋势随着人工智能技术的突破和智能机器人的不断发展，智能机器人未来的趋势将更加多样化和智能化。
首先，智能机器人将会更好地适应人类日常生活的需求。
例如，智能家居机器人将能够通过语音指令完成打扫、烹饪等家务，提供更加便利的生活体验。
智能机器人的智能化程度将得到提升。
目前，主要通过预设程序或规则进行操作的机器人将会向更加具备自主决策能力的机器人转变。
它们能够根据环境和任务变化进行自我学习和优化，并且能够采取灵活的行动。
另外，智能机器人将不仅仅是机械结构，更加融合了人文关怀。
在医疗领域，智能机器人将能够给予病人更加温暖的陪伴和关怀。
在教育领域，智能机器人将扮演更为重要的角色，为学生提供更加个性化的辅导和教学。
三、挑战与未来展望当然，智能机器人的发展也面临着种种挑战。
首先是技术难题。
增加机器人的智能化程度需要更加强大的算法和计算能力支撑，同时还需要解决机器人自主决策中的伦理和安全问题。
其次是人机合作的挑战。
智能机器人的出现，使得人类和机器人的互动更加频繁。
然而，如何确保人机之间的顺畅沟通和合作仍然是一个亟需解决的问题。
康复外骨骼机器人的研究现状及发展趋势探讨作者：刘恒白泽杨陈俊宇李博皓魏俏俏来源：《机电信息》2020年第09期摘要：康复外骨骼机器人是一种可穿戴的、模仿人体生理构造的医疗机械装置，穿戴于患者肢体外侧，辅助患者进行日常活动和康复训练。
近年来，人工智能、传感、生物医学等先进技术不断发展，吸引了国内外各科研院所、机构对康复外骨骼系統进行进一步的研究。
现阐述国内外不同控制方式的外骨骼机器人的研究现状，并对康复外骨骼机器人的发展趋势进行分析和总结。
关键词：康复外骨骼机器人;现状;趋势0 引言“外骨骼”（Exoskeleton）这一名词最早来源于一个生物学概念，指的是昆虫等节肢动物的身体结构。
随着人工智能、传感、生物医学等先进技术的不断发展，外骨骼机器人技术于近20年间取得了空前进步，且广泛应用于医疗、军事、工业等领域。
早期对于外骨骼机器人的研究主要是为了提高士兵的行动和负重能力，而随着医疗需求的不断增长，在全球老龄化趋势加重的背景下，康复外骨骼机器人成为世界各国研究的新方向。
这类装置不仅是中风、脊髓损伤引起的运动障碍康复训练的重要技术手段，还能够帮助卒中患者、脑外伤患者解决行走障碍等问题，因而应用潜力巨大。
目前，康复外骨骼机器人种类繁多，厂家主要有以色列的ReWalk公司、美国的Ekso Bionics公司、日本的Cyberdyne公司、Honda公司和新西兰的Rex公司等。
我国对康复外骨骼下肢助力机器人的研究始于21世纪初，目前正处于起步阶段。
各研究机构在参考借鉴国外先进康复外骨骼助力机器人的基础上，加以自身的创新与研发，已有不少康复外骨骼助力机器人样机问世，也有相当不错的表现。
1 国外研究状况日本筑波大学Cybernics研究中心于1995年研制的原型机HAL（Hybrid Assistive Limb）是一款较早的外骨骼动力服。
该外骨骼机器人的设计初衷是帮助年迈者和残疾人进行康复运动[1]。
该康复外骨骼机器人本质上是一种可穿戴式行走用机器人，当使用者试图行走时，大脑会通过神经向肌肉发送电生理信号，HAL通过传感器可以在人体的皮肤表面捕捉到这种电信号，并激活伺服系统，驱动电动马达迅速动作。
人形机器人发展动向、趋势研判及有关建议目录一、内容概要 (2)1.1 人形机器人的定义与分类 (2)1.2 人形机器人发展的重要性和意义 (4)二、人形机器人发展动向 (5)2.1 技术发展动态 (6)2.1.1 传感器技术 (7)2.1.2 控制算法与系统集成 (8)2.1.3 人工智能与机器学习 (10)2.2 市场发展动态 (11)2.2.1 国际市场竞争格局 (13)2.2.2 国内市场发展趋势 (13)2.2.3 消费者需求变化 (14)三、人形机器人发展趋势研判 (15)3.1 技术发展趋势 (16)3.1.1 仿生学与生物力学技术的融合 (18)3.1.2 云计算与物联网的整合 (19)3.1.3 自主决策与协同能力的提升 (20)3.2 市场发展趋势 (21)3.2.1 高度智能化与自主化 (23)3.2.2 定制化与个性化需求的增长 (24)3.2.3 绿色环保与可持续发展 (26)四、有关建议 (27)4.1 政策支持与产业规划 (29)4.1.1 加强政策引导与支持力度 (30)4.1.2 优化产业结构布局 (32)4.2 技术研发与创新体系建设 (33)4.2.1 提高自主创新能力 (34)4.2.2 加强产学研合作 (35)4.3 市场拓展与应用场景开发 (36)4.3.1 拓展应用领域与场景 (37)4.3.2 加强品牌建设与宣传推广 (39)五、结论与展望 (40)5.1 人形机器人发展成果总结 (41)5.2 未来发展趋势预测 (42)5.3 对未来发展的展望与建议 (43)一、内容概要技术进步与创新：人形机器人的感知、决策、运动控制等方面技术日益成熟，智能算法的优化和应用为人形机器人的发展提供了强大的支撑。
应用领域拓展：人形机器人在医疗、教育、服务等领域的应用逐渐增多，未来还将进一步拓展到更多领域。
市场发展态势：随着技术进步和应用领域的拓展，人形机器人市场规模不断扩大，市场潜力巨大。
机器人技术的应用场景及前景展望随着科技的不断发展，机器人技术成为当今科技领域的重要研究方向之一。
机器人技术以其高效、节能、智能等特点成为许多领域的热门应用方向。
本文将探讨机器人技术的应用场景以及其前景展望。
一、工业领域工业机器人从上世纪六十年代开始应用于汽车生产线，随着科技的不断发展，机器人技术在工业领域的应用也越来越广泛。
在电子设备、食品加工、制药等领域，机器人被广泛应用，其速度、精度和稳定性使得机器人能够完成危险、重复、繁琐的工作任务，大大提高了生产效率，改善了劳动生产条件。
随着工业机器人技术的飞速发展，机器人产品也在不断更新换代。
目前，一些新型工业机器人具有更加智能的特征，可以通过人工智能、语音识别、视觉、深度学习等技术，实现诸如品质检测、自适应操作、压力、温度等环境感知和自主学习等功能。
二、医疗领域机器人技术在医疗领域的应用也越来越广泛，使得医疗系统变得更加智能化，提供更好的医疗服务。
目前，医疗机器人主要应用于手术、救援、病房管理等方面，其小型化、精准化、可穿戴性等特点使得医疗机器人能够完成更为复杂和精细的操作。
例如，智能手术机器人可以为医生提供更加精准的手术过程，同时也能够更好地保护患者的安全；智能救援机器人可以在地震、火灾、泥石流等灾难场合中及时救援被困人员。
因此，在医疗领域，机器人技术的应用越来越受到重视，成为未来医疗事业的重要支撑。
三、服务领域机器人技术在服务领域的应用也逐渐增多，特别是智能机器人。
现在，智能机器人已经可以帮助人们打扫卫生、送快递、清洁空气等，为人们提供方便和舒适的生活体验。
未来，智能机器人还能与人类实现更多多种形式的互动，例如情感交流等，真正实现与人机互助的共生。
然而，机器人技术的开发与应用仍存在许多挑战。
目前，一些机器人产品还不能实现智能人机对话、体语交互、同步感知、弹性摆动等功能。
此外，机器人的安全问题也亟待解决。
四、前景展望机器人技术的发展前途广阔，机器人产业成为世界经济发展的重要支柱之一。
一、引言随着科技的飞速发展，机器人技术在各个领域得到了广泛应用。
康复机器人作为机器人技术的一个重要分支，近年来在我国逐渐兴起。
为了更好地了解康复机器人的技术原理、应用领域和发展趋势，我们开展了康复机器人实训。
本文将对实训过程进行总结，并对康复机器人的未来发展进行展望。
二、实训内容1. 康复机器人概述首先，我们对康复机器人进行了全面了解。
康复机器人是一种集成了传感器、执行器、控制系统等部件的智能设备，主要用于帮助患者进行康复训练。
与传统康复训练方法相比，康复机器人具有以下优势：（1）个性化：可根据患者的具体需求制定个性化的康复训练方案。
（2）精准化：机器人能够精确控制患者的运动轨迹，提高康复训练的准确性。
（3）智能化：机器人可自动调整训练强度和频率，提高康复训练的效率。
2. 康复机器人技术原理在实训过程中，我们学习了康复机器人的技术原理。
康复机器人主要由以下三个部分组成：（1）传感系统：用于实时监测患者的运动状态，如位置、速度、角度等。
（2）控制系统：根据传感系统收集到的数据，对执行器进行控制，实现康复训练。
（3）执行器：负责执行康复训练动作，如关节活动、肌肉拉伸等。
3. 康复机器人应用领域康复机器人在多个领域得到了广泛应用，主要包括：（1）神经系统康复：如脑卒中、帕金森病、脊髓损伤等。
（2）骨科康复：如骨折、关节置换、关节损伤等。
（3）康复评估：如肌力、关节活动度、平衡能力等。
4. 康复机器人发展现状及趋势康复机器人作为一项新兴技术，在我国发展迅速。
目前，我国康复机器人市场主要集中在以下方面：（1）产品种类丰富：从简单的关节活动辅助机器人到复杂的全身康复机器人，产品种类日益丰富。
（2）技术不断突破：传感器技术、控制系统、驱动系统等方面的技术不断取得突破。
（3）商业化进程加快：越来越多的企业开始关注康复机器人市场，商业化进程不断加快。
未来，康复机器人发展趋势如下：（1）适应范围拓宽：从上肢、下肢、关节、手部等部位，逐步扩展到脊柱、心脏等部位。
未来医学纳米机器人与细胞修复的奇迹随着科技的不断进步，医学领域也展现出了令人瞩目的发展。
其中，医学纳米机器人与细胞修复技术无疑是带来了巨大的革命。
本文将探讨未来医学纳米机器人与细胞修复的奇迹。
一、医学纳米机器人的定义与原理医学纳米机器人是指在纳米尺度下，通过对材料的设计和精确操控，用于医学领域的微型机器人。
其主要由分子、细胞、纳米级构件等组成，可以在人体内执行特定的任务，如疾病诊断、药物运输及细胞修复等。
医学纳米机器人主要通过三个步骤实现细胞修复：导航、定位和处理。
首先，纳米机器人通过体内导航系统在人体内部进行巡航，寻找需要治疗的部位。
接着，它们利用精确的定位系统，将自己定位在需要修复的细胞附近。
最后，纳米机器人运用各种工具和技术，对损坏细胞进行修复。
二、医学纳米机器人的应用1.疾病诊断与治疗医学纳米机器人具有极高的精准性和灵活性，对于疾病的诊断和治疗有着重要的作用。
例如，在癌症诊断中，纳米机器人可以通过精确的导航系统，在人体内部探测和定位癌细胞，提供高精度的早期诊断。
此外，纳米机器人还可以通过靶向药物输送系统，将治疗药物直接运送到患病部位，提高治疗效果。
2.细胞修复与再生医学纳米机器人可以实现对细胞的修复与再生，为许多慢性病的治疗带来了希望。
通过纳米机器人的定位和处理功能，可以对受损细胞进行修复，促进组织的再生和重建。
这对于心脏病、神经系统疾病等难治性疾病的治疗具有重要的意义。
三、医学纳米机器人的挑战尽管医学纳米机器人有着巨大的潜力，但在实际应用中仍然面临一些挑战。
其中，材料选择、机器人的稳定性和对人体的安全性是最主要的问题。
医学纳米机器人必须要足够稳定，以保证在体内的有效运行，并且对人体产生最小化的副作用。
此外，纳米机器人的研发需要考虑材料的成本和可持续性，以实现规模化的生产。
四、医学纳米机器人的展望尽管医学纳米机器人面临诸多挑战，但随着科技的不断进步，人们对其前景抱有乐观的态度。
未来，医学纳米机器人有望实现更加精准的疾病诊断与治疗，为医学领域带来革命性的变革。
纳米机器人的未来展望随着技术的不断发展，科学家们正在研究和开发各种各样的新技术，其中纳米机器人就是其中之一。
纳米机器人是一种微小的机器人，它们的尺寸大致在几毫米到几微米之间，可以在人体或其他地方执行各种任务。
这些微小机器人在未来的应用中具有重要的地位，将在医疗、工业、科学研究等各个领域发挥重要的作用。
在医疗方面，纳米机器人将是未来医疗治疗的一大趋势。
通过使用纳米机器人，医生可以精确地检查、治疗人体内的病变组织和肿瘤，同时也可以监测真正的药物分布和药物有效性的评估。
在低创伤手术中，纳米机器人可以更加精确地治疗疾病，减少手术副作用和术后恢复时间，并且可以更精准地分离和摘除有毒的细胞或组织。
在工业领域中，纳米机器人可以用于制造和操作微小工具以及缩小组件。
对于制造业来说，它可以使用纳米机器人生产更小、更精确和更强的材料，并能够在微观尺度上操纵原子和分子。
这种技术对于制造电子设备、计算机和其他高科技设备非常重要。
在科学研究方面，纳米机器人可以用于执行各种难以实现的实验，如精密测量、物质测试以及在高温、高压或有毒环境中的研究。
这些机器人还可以通过纳米尺度上的监测和控制，加深对物理学、化学和生物学的理解。
此外，纳米机器人还可以在环境监测领域发挥重要作用，例如深海探测、空气净化和水污染的检测和治理。
这些机器人可以在狭小缝隙中进入，监测环境中的微小变化，并利用自身的运动能力改善污染环境。
总的来说，纳米机器人的未来前景非常广阔，应用范围广泛。
它们可以帮助我们更好地了解和探索世界，同时也有助于改善我们的生活质量。
虽然这种技术还存在许多挑战和限制，例如需要改进机器人的能源、控制、精度等方面，但是随着技术的不断发展和改进，纳米机器人必将成为未来科技发展的重要一环。
便携式下肢外骨骼康复机器人设计与开发摘要：随着科技的发展和人类生活水平的提高，机器人技术在康复领域得到了广泛的应用。
便携式下肢外骨骼康复机器人是一种应用机器人技术进行康复治疗的设备，能够提高康复治疗效果，缩短康复时间。
本文设计并开发了一种新型的便携式下肢外骨骼康复机器人，其主要由机械骨架、电气控制系统和运动学验证系统组成。
机械骨架与人体下肢相连，通过电气控制系统实现机械骨架与下肢的协调运动，并通过运动学验证系统对协调运动进行评估。
本文还进行了机械设计、控制系统的设计、运动学验证等方面的分析和研究。
实验结果表明，便携式下肢外骨骼康复机器人具有比较好的治疗效果和使用体验，适合应用于临床康复治疗中。
关键词：下肢外骨骼、康复、机器人、电气控制、运动学1.引言下肢损伤和疾病已经成为当前较为普遍的健康问题之一，康复治疗一直是治疗下肢疾病的常用方法之一。
然而传统的康复治疗方法往往存在效果不佳、时间较长等缺点。
近年来，由于机器人技术的发展，出现了一种新型的康复治疗设备——下肢外骨骼康复机器人，它结合了机器人技术和康复治疗理论，能够提高康复治疗效果，缩短康复时间，改善患者的生活质量。
2.设备设计本文设计并开发了一种新型的便携式下肢外骨骼康复机器人，其主要由机械骨架、电气控制系统和运动学验证系统组成。
2.1 机械骨架设计机械骨架采用锻造钢材制作而成，形状与人体下肢相似，结构紧凑、坚固耐用。
机械骨架与人体下肢通过各种调节装置相连，使其能够根据受试者的身高、体型等因素进行调整。
2.2 电气控制系统设计电气控制系统包括控制器、电机、传感器等部分，实现了机械骨架与下肢的协调运动。
控制器使用ARM处理器，具有较强的数据处理能力和运算速度。
电机采用直流无刷电机，转速范围宽，转速平稳。
传感器采用多种传感器，能够实时获取机械骨架和下肢的位置、速度、角度等信息，保证了机械骨架和下肢的协调运动。
2.3 运动学验证系统设计运动学验证系统主要用于机械骨架和下肢的协调运动的评估。
1 / 15 康复训练机器人前景展望 摘 要：本系统通过遥操作机器人技术、计算机网络技术与现代康复医学理论相结合，研制成功多款异构型康复训练机器人样机，辅助老年人等肢体运动功能障碍人群进行康复训练，并构建网络化远程康复训练机器人系统，实现一个治疗师可以同时监视和控制多台康复机器人对多个老人进行康复训练。该系统以北京四季青敬老院和上海市第一福利院为平台进行应用示范应用，得到了较好的评价。 关键词：机器人，康复训练，网络化，远程监控 1 背景 我国已经进入老龄化社会，据世界卫生组织预测，到2020年我国老年人口将达到2.5亿以上，而老年人失能占全人口失能总数的49%，失能率达到19.5%。这给家庭和社会带来了沉重的负担。为了帮助这些残障者和肢体功能退化的老人提高生存质量，国内外相关研究机构将机器人技术应用于康复医疗领域，竞相开展康复机器人技术的研究并取得一些重要成果。美国NSF残疾人项目部主任Jaeger在2006年年度研究报告中指出，为了从根本上提高残疾人生活质量，机器人研究基金资助的重点已由生活辅助机器人转向康复训练机器人的研究。 近年来，随着计算机网络技术和遥操作机器人技术的发展，遥操作机器人技术逐渐在远程医疗、远程手术、远程康复等领域得到应用。网络化的康复机器人与康复治疗师相比，在康复临床应用方面具有诸多潜在优点，如：一方面，通过网络控制，康复机器人能给患肢提供长期的、精确的、量化的运动刺激和引导，并记录训练者在各个训练阶段详 2 / 15
实的康复治疗模式与参数、训练者对应的生理数据或图形信息，提供客观、准确的治疗和评价参数，有助于医师深入分析、研究康复治疗模式与治疗效果，设计合适的、个性化的康复训练方案；另一方面，医师和训练者可以通过网络实现远程一对多的康复训练，使社区和家庭康复医疗成为可能。与传统的康复训练机器人系统相比，远程康复机器人系统无论对训练者和治疗师都更为经济便利。 东南大学、华中科技大学、中国科学院物质科学研究院以及常州市钱璟康复器材有限公司联合开展研究，针对我国康复医疗领域目前面临的“康复治疗师少而训练者众多”的突出矛盾，研制成功网络化远程康复训练机器人产品样机，利用网络传输图像和传感器数据，使治疗师能够在控制中心同时远程监控多个老年人的康复训练过程，并根据不同老年人的情况在线调整康复训练方案，老年人则在治疗师的远程指导下进行康复锻炼。 2 主要构成与功能 本康复训练机器人系统主要开发构建了一对三的远程康复训练机器人网络化体系。远程康复训练机器人系统主要有三大功能模块：康复训练功能模块、信息传输功能模块以及远程康复监控与评价模块，系统结构如图 1所示。 1）康复训练功能模块 训练者端根据系统提供的治疗方案可对老年人进行四种模式的康复训练：被动锻炼模式、主动锻炼模式、阻尼锻炼模式和助力锻炼模式。在训练过程中，为了让老年人了解自己训练相关信息，同时将这些信息 3 / 15
和康复评价的数据（运动和生理信息）发送到康复医师端，机器人应在训练患肢的过程中将有关信息和数据检测出，以便显示给老年人或发送并存储到康复医师端的数据库中。 2）远程康复监控与评价模块 根据康复训练功能模块存储到数据库中的数据，通过与以前数据的比较，系统对老年人的康复做出新的评价，在必要时调整和优化治疗方案，并将新的治疗方案发送到训练者客户端，在康复训练功能模块中付诸实施。 3）信息传输功能模块 根据康复训练功能模块提取的信息，将其中部分信息以直观的多媒体方式显示给老年人，使老年人能够实时地了解到自己康复的程度、训练完成的好坏等等，并将检测到的数据信息以及音视频信息通过网络发送到治疗师端（服务器）。 2.1 康复训练功能模块 训练端康复训练系统获取病人锻炼的视频和语音信息，通过网络发往医生端的计算机，医生根据病人端反馈的图像和数据，判断病人的康复情况，并通过计算机远程设置康复训练参数，如：主/被动训练模式、机械臂的运动范围、运动速度、牵引力或阻尼力的大小等。其中，训练端康复锻炼系统由机械臂、传感器、电机、磁流变阻尼器、测控电路以及计算机组成。与机械臂串联的位置传感器和力传感器将检测到的运动和力信号首先经调理放大送入测控电路，后经单片机预处理通过USB接口送入训练端计算机，训练端计算机则将这些信号与医生远程设定的参 4 / 15
数进行比较，采用一定的控制算法，发出控制指令，该指令通过USB接口送给测控电路，控制电机工作，从而控制机械臂的运动和牵引力/阻尼力。 康复训练机器人采用本课题研制的异构式机构，可以帮助训练者进行上下肢主/被动模式训练，如图 2所示。生理信息模块可以检测脉搏、血氧、呼吸、肌电和肌张力等，对生理信息的采集是可裁剪的，医师可以指导某位病人需要采集哪几样信息或是否采集生理信息。其中，脉搏通过HK2000B测量，血氧可以通过光电监测指尖的透光率测量，呼吸可以通过温敏传感器测量，肌电通过电极片采集，肌张力可通过压电陶瓷来测量，测量的结果可以通过蓝牙模块传递到训练者控制端。
图1 网络化一对多远程助老助残康复机器人系统构架图 5 / 15 图2 本项目设计的多种异构型康复训练机器人 训练者客户控制端主要由一台具有网络接口的微机组成。主要功能有：机器人控制单元、本地通信单元（蓝牙）、游戏单元、视频音频单元、网络接口单元、人机交互单元等。机器人控制单元主要负责ADC采样、DAC数模转换等；本地通信单元则表现为与生理信息采集模块与控制端可以进行蓝牙点对点通信；游戏单元为用OpenGL编写的康复训练小游戏（篮子接球）；视频音频单元包括对摄像头的驱动、图像采集存储和 6 / 15
显示；网络接口单元负责对网络接口设备的驱动、数据的传输；人机交互单元负责显示屏和触摸屏的驱动和显示，系统结构框图如图 3所示。
图3 康复训练系统中客户端组成结构框图 为了防止训练过程中的二次损伤，研究了适用于康复训练机器人的流变式无源电机研制及其驱动技术，对流变材料的阻尼力特性进行大量的实验研究，建立流变特性模型，在此基础上研制流变式无源电机，设计了安全、稳定、可靠的康复训练机器人驱动系统。在老人或残障者进行主动康复训练过程中，该电机采用被动力反馈输出的方式提供可控的阻尼力，提高了康复训练的安全性，图 4显示了磁流变电机在康复训练机器人中的应用。训练者客户端主要交互信息包括本地的视频信息、生理信息和相关训练信息、康复机器人控制命令以及主动康复训练时的虚拟现实游戏。 7 / 15
图4 磁流变电机在康复机器人系统中的应用 客户端利用虚拟现实技术构建了友好的人机交互界面，包括视频窗口、控制选择、相关训练数据的显示以及康复游戏和音视频聊天等功能。在康复游戏中，训练者通过控制康复机器人机械手臂控制游戏中的物体（汽车或篮子）运动，实现训练者和虚拟环境的视觉和力觉交互，增加了训练者康复训练的趣味性，如图 5所示。 8 / 15
图 5 康复训练客户端虚拟游戏界面 为了检测康复训练过程中的运动相关信息，训练者客户端还包含表面肌电、脑电、血动力学等运动相关信息的检测仪器，可以检测包括人机交互力、运动速度、肌电、肌张力、血动力学、运动呼吸气体等六类生理信息通过网络将检测的运动和生理参数反馈到治疗师端，以数据或曲线的形式显示，同时将数据存入服务器端的数据库。图 6显示了生理信息检测模块的实现框图。
图 6生理信息检测模块 2.2 远程康复监控与评价模块 远程康复监控与评价模块设置在医师服务器端，该服务器需要提供数据库支持和网络接口，支持视频监控。本系统中的医师服务器为每个用户建立电子病历，提供电子查询功能，无论用户在哪台终端（康复训练机器人）上锻炼，只要身份识别有效，就可以继续前次锻炼的设定或给出定制计划。当某位训练者需要就医或康复锻炼时，可以通过网络登 9 / 15
入远程的医师服务器，医师服务器通过训练者输入的账号密码调取已经存储在服务器上的训练者的病例，通过分析此数据和观察当前训练者端传过来的视频等信息，医师给出康复锻炼意见或指定康复锻炼模式。如图 7为远程康复监控与评价模块的实现功能框图。
图 7 远程康复训练机器人网络化交互系统功能框图 治疗师可以在服务器端通过网络监控到老人/残障者的康复训练情况，主要包括训练者的视频信息、运动信息和生理信息的数值显示和图形化显示、康复机器人工作状态、训练控制命令以及训练者个人基本信息和训练信息的数据库存储、查询、修改、删除等操作。 治疗师端（服务器）的交互界面主要包括服务器设置部分、训练者的视频显示、相关训练数据的数值显示以及训练控制选项窗口。监测的生理参数等信息可以在数值显示和曲线显示之间进行切换，为治疗师提供直观的信息反馈，如图8所示。 10 / 15
图8 治疗师监控端工作界面 2.3 通信模块 本系统中网络通信主要使用的是TCP/IP协议。在TCP/IP网络应用中，可以是在一台机器上执行一部分功能，在另一台机器上执行另一部分功能，这两部分功能整体构成一个完整的应用程序。客户机/服务器模式（Client/ Server，C/S）是TCP/IP网络中两个进程间相互作用的主要模式。本系统采用客户机/服务器模式实现多个康复训练机器人与治疗师之间的信息通信。 2.3.1 控制命令网络通信 康复训练的控制命令包括模式和等级两部分，模式分为停止、主动和被动，等级分为简单、一般、有点难度、很有难度四级。 为了防止数据传输过程中出现错误而致机械手臂控制错误，进而对训练者造成二次伤害，当康复医生端发送控制参数时，系统采用了多次发送并回执验证的机制。服务器设置康复模式和参数后，系统连续三次重复发送，客户端判断三次数据是否相同，并向服务器端发送回执数据。如果回执数据与设置的实际数据一致，则客户端控制机械臂执行既定模式和参数，否则丢弃本次传输再次重新发送。这种方式是在硬件控制安全可靠性的同时，软件再次进行安全可靠性的验证。对于康复训练者这一特殊群体，采用这种方法是非常必要的。 2.3.2 监测数据通信 训练者康复训练时的相关数据在本地电脑上显示，并通过网络传输到治疗师的电脑上也进行显示。训练者端和医生端进行监测数据的网络
