文献综述
ILLR康复装置控制系统的现状
康复机器人(rehabilitationrobots)是近年出现的一种新型机器人，它属于医疗机器人范畴。它分为康复训练机器人和辅助型康复机器人，康复训练机器人的主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训练，如行走训练、手臂运动训练、脊椎运动训练、颈部运动训练等；辅助型康复机器人主要用来帮助肢体运动有困难的患者完成各种动作，如机器人轮椅、导盲手杖、机器人假肢、机器人护士等[10]。传统的康复程序依赖于治疗师的经验与徒手操作技术。随着病人数目迅速增大，节省治疗时间越来越成为关注的问题。如果机器人可以协助执行康复评估与治疗程序，应该是一个很大的进步。近年来，已经有很多研究涉及机器人在协助残疾者康复训练的作用用[3，20]。康复机器人能通过机器带动肢体做成千上万的重复性的运动，对控制肢体运动的神经系统刺激并重建，从而恢复肢体功能运动的一种新的临床干预手段。
现代中枢神经康复机理研究和临床医学表明，脑卒中患者失去运动能力的肢体，在辅助训练运动中，能部分或者全部恢复运动能力。但这需要专业医师的指导与护理。由 于目前我国的老龄化及心脑血管疾病患者的增多，肢体瘫痪患者相应增多，目前的专业 医师人数远远不能满足病人需要[15]。随着机器人技术、计算机技术、微电子技术、传感器 技术等相关技术的发展，具有实用价值的机器人进入众多领域，甚至走进人们的生活， 如清洁机器人，护理机器人等[2]。康复机器人是工业机器人与医用机器人结合的产物，康复装置目标是实现替代/辅助康复治疗师，简化传统“一对一”的繁重的治疗过程，帮助病患重塑中枢神经系统[3]。辅助康复训练治疗技术依据人体高级中枢的可塑性，通过适当的运动刺激和合理的生物反馈刺激形式，能够促进患者肢体运动功能的恢复，进而提高康复水平，最终达到神经康复，使由于疾病、自然灾害、交通事故等原因造成的人体下肢功能丧失或衰减的肢体逐渐恢复运动机能，从而实现其生活能够自理[17]。同样随着人的自然衰老，人体各功能或部分功能的衰退，对患者或因衰老导致功能退化者进行有效的康复训练，提高或恢复其自身运动机能，防止运动肌肉的“废用性”萎缩和关节僵硬[19]。
尽管目前的康复机器人都能够在一定程度上向患者提供简单的训练方案，但是迄今为止，所有研究结果除了能够证实机器人辅助治疗确有一定疗效外, 并不能提供更多的有价值的结论。其根源在于，现有机器人所能提供的训练动作只是简单的曲线或者直线轨迹[4]，首先它与临床训练的要求不符, 不能在康复早期给患者以更多的正确运动感觉的刺激；其次这些动作与日常功能性动作相差甚远，对于患者恢复日常生活能力帮助不大。不仅如此，由于机器人不能根据患者的康复情况做出实时的调整(辅助或阻尼支撑或不支撑), 容易让患者完全依赖于机器人完成动作,从而有可能导致瘫肢产生异常运动模式. 此外,相同的训练内容用于所有患者,缺乏针对性的治疗方案,因而很难获得不同于治疗师辅助治疗的康复效果[14]。通过虚拟现实rsquo;脑电rsquo;肌电技术与机器人技术的集成，有望向患者提供全方位的刺激，全面促进中枢神经的重组和代偿。 这些结果将不仅对临床研究神经康复有巨大的指导意义， 而且为研究正常人的神经控制与运动机理提供了一个契机。
ⅡLLR康复装置控制系统的发展趋势
把机器人引入康复医疗领域，发挥类似专业医师的作用， 辅助患者实现康复医疗训练和评价，将极大地缓解当前专业医师人数严重不足的局面， 具有重大社会意义[8]。目前，康复机器人相关研究正成为众多学者的研究热点。
康复机器人技术是国际前沿技术，它的历史虽然很短，但发展的速度却很快，近一两年来不断有新的研究成果出现。从第一台在商业上获得巨大成功的康复机器人一Handy[21]至今，康复机器人的研究获得了巨大的发展。为了更好地促进运动康复和实现运动控制，自动化和机器人辅助的运动康复从上世纪90年代开始出现[9]。 1993年，Lum等就研制了一种称作“手——物体——手”的系统(hand—object—hand system)，尝试对一只手功能受损的患者进行康复训练。1995年，Lum等又研制了一种双手上举的康复器(bimanual lifting rehabilitation)，用来训练患者用双手将物体上 举这一动作[3]。Hogan与Krebs等于研制出一种称作MIT-MANUS的脑神经辅助康复机器人。MANUS提供平面运动和手部三维运动两个训练模块，具有反向 可驱动性并可以通过阻抗控制实现训练的安全性、稳定性和平顺性。MANUS具有辅助或阻碍手臂的平面运动功能，也可以精确测量手的平面运动参数，并为患者提供视觉反馈。MANUS的不足在于，它实现的动作基本上是平面的，这就限制了训练方案的改进；而且它向患者提供的训练动作不是从患者本身的需要出发，因而不能达到最佳的训练效果[11]。 2000年，美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室和加州大学洛杉矶分校(UCLA)研制了一种用于脊椎神经受损病患者下肢康复的机器人设备，它运用一对机械臂引导下肢在脚踏车上运动，并且通过几个 传感器来测量病人的力、速度、加速度以及运动阻力[12]。在国内，哈尔滨工业大学研制了一种下肢康复训练机器人，对下肢运动障碍者在机器人辅助运动过程中的重心控制进行了研究[1]。
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