March-控制雙機(jī)器人系統(tǒng)，向中風(fēng)患者提供上肢治療運(yùn)動(dòng):使用iPAM系統(tǒng)的病人接受上肢治療運(yùn)動(dòng)

作者:
Andrew Jackson - University of Leeds
Peter Culmer - University of Leeds
Martin Levesley - University of Leeds
Sophie Makower - Leeds Primary Care NHS Trust
Bipinchandra Bhakta - Leeds Institute of Molecular Medicine, Faculty of Medicine and Health, University of Leeds
行業(yè):
生命科學(xué), 科研, 機(jī)電學(xué)/ 電工學(xué)
產(chǎn)品:
PCI-6723, LabVIEW, PCI-6259, 實(shí)時(shí)模塊
挑戰(zhàn):
開發(fā)一種安全且可靠的機(jī)器人康復(fù)系統(tǒng)，對(duì)中風(fēng)后手臂殘障的病人提供援助，以輔助治療手臂運(yùn)動(dòng)，協(xié)調(diào)和指引手臂。
解決方案:
使用NI公司LabVIEW軟件對(duì)兩個(gè)定制機(jī)器人實(shí)現(xiàn)雙持續(xù)的實(shí)時(shí)性控制系統(tǒng)，通過與治療師溝通所需要使用而設(shè)計(jì)的用戶界面（UI）以協(xié)調(diào)和輔助人類手臂運(yùn)動(dòng)。

“LabVIEW環(huán)境模塊化特性使其對(duì)于原型設(shè)計(jì)和開發(fā)我們的系統(tǒng)來說是理想的選擇。”

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??中風(fēng)是造成英國(guó)慢性成年人殘疾的最常見的根源。身患中風(fēng)還活著的人中，85%的人具有某種程度的手臂麻痹。五年之后，這些病人中有25%的人仍然在使用手臂上會(huì)表現(xiàn)出一定的困難，這對(duì)英國(guó)國(guó)家健康服務(wù)（NHS）造成了很大的負(fù)擔(dān)。

中風(fēng)后，康復(fù)設(shè)施通過重復(fù)性有意義的協(xié)調(diào)性運(yùn)動(dòng)，使用物理療法以輔助病人重新學(xué)習(xí)喪失的運(yùn)動(dòng)功能。如果設(shè)施資源不足，將會(huì)導(dǎo)致病人不能花費(fèi)足夠的時(shí)間來接受康復(fù)活動(dòng)，這可能潛在地限制恢復(fù)的程度。機(jī)器人康復(fù)系統(tǒng)可以輔助傳統(tǒng)的治療服務(wù)，以增加康復(fù)的強(qiáng)度和頻率。
機(jī)器人設(shè)計(jì)
智能化氣動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)(iPAM)是一個(gè)雙機(jī)器人系統(tǒng)，旨在向由于中風(fēng)而導(dǎo)致上肢運(yùn)動(dòng)殘障的病人提供重復(fù)的運(yùn)動(dòng)治療。 iPAM由兩個(gè)氣動(dòng)性動(dòng)力機(jī)器人組成，以三個(gè)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)為特點(diǎn)，在笛卡兒（Cartesian）空間上控制機(jī)器人的執(zhí)行終端。當(dāng)方便運(yùn)動(dòng)時(shí)，該機(jī)器人依 附在上肢的方式類似于治療師支撐手臂的方式：一個(gè)機(jī)器人依附在靠近手腕前臂附近，另一個(gè)機(jī)器人依附在上臂中間。
矯形器能夠支撐手臂，其特點(diǎn)為三個(gè)被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度(DOF)，以確保肢體始終舒適地與機(jī)器人保持一致。物理治療師通過機(jī) 器人末梢部分來引導(dǎo)肢體運(yùn)動(dòng)治療，并記錄運(yùn)動(dòng)情況。該系統(tǒng)記錄了應(yīng)用于手臂的力度和機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)情況。然后該運(yùn)動(dòng)可以被iPAM系統(tǒng)重放，在整個(gè)運(yùn)動(dòng) 期間以輔助病人所需（如圖1）。iPAM系統(tǒng)所提供的輔助程度可以由物理治療師調(diào)整。