机器人社团训练的“五多”思路

机器人社团在学校教育中占据重要地位,其日常训练所具备的跨学科融合特点,为学生搭建了一个综合性的学习平台,使学生能够在众多学科领域深入探索,将理论知识与实际操作紧密结合,在培养小学生的科学素养、逻辑思维能力、团队协作能力、解决问题能力以及创新能力等核心素养方面,发挥着越来越显著的作用。

智能化下肢康复训练机器人对脑瘫患儿运动功能的康复效果

目的:探讨智能化下肢康复训练机器人对痉挛型脑瘫患儿运动功能的康复效果。方法:选取44例痉挛型脑瘫患儿,随机分为常规干预组、机器人干预组,每组22例。常规干预组给予基于任务导向的常规康复训练。机器人干预组在常规干预的基础上使用智能化下肢康复训练机器人进行训练。于治疗前、治疗12周和24周,比较两组患儿的十米步行测试(10MWT)步速、88项粗大运动功能评定量表(GMFM-88)的D能区(站立位)和E能区(走、跑、跳)评分。结果:治疗12及24周,两组患儿的10MWT步速、GMFM-88 D及E能区评分均较治疗前提高(P<0.05),且机器人干预组10MWT步速、GMFM-88 D及E能区评分高于常规干预组(P<0.05)。结论:基于任务导向的智能化下肢康复训练机器人训练对痉挛型脑瘫患儿的步行能力具有良好的康复效果。

生成式预训练模型机器人及其潜力与挑战

机器人与ChatGPT的融合可形成具有人类智慧特征的“硅智能体”,定义为“生成式预训练模型机器人”。以ChatGPT和机器人的智能融合为对象,阐述了GPT-R的特点、技术趋势及在工业和人类生活中的应用。分析了GPT-R在体力、智力及与人类共融发展中存在的问题,从GPT-R的本体与智能、法律与安全、社会规则三方面给出相应对策。结合了ChatGPT和机器人技术的GPT-R将拥有越来越广泛的应用场景和越来越大的市场潜力,成为未来人工智能和机器人共融发展的重要方向之一。

下肢康复训练机器人迭代学习控制探究

下肢康复训练机器人作为一种辅助康复设备,在提高患者生活质量和康复效果方面具有重要价值。本文针对下肢康复训练机器人的迭代学习控制策略进行研究,旨在提高机器人的步态稳定性和康复效果。文章对下肢康复训练机器人的结构和功能进行了介绍,分析了康复训练过程中需要解决的关键问题。同时,基于迭代学习控制理论,提出了一种针对下肢康复训练机器人的控制策略,该策略通过不断调整机器人的参数,促使其在训练过程中逐步提高步态稳定性和协助康复的效果。

太极云手联合机器人辅助训练对脑卒中患者手功能的影响

目的:探讨太极云手结合机器人辅助训练对脑卒中患者手功能的康复效果。方法:将60例脑卒中患者随机分为治疗组(n=30)和对照组(n=30),两组均接受常规康复治疗,治疗组接受太极云手训练结合结合机器人辅助训练,对照组接受机器人辅助训练。两组的训练频率为60min/天,5天/周,持续治疗8周。于治疗前、治疗4周后、治疗8周后采用Fugl-Meyer运动功能量表(Fugl-Meyer motor assessment,FMA)腕手部分、Wolf运动功能量表(Wolf motor function test,WMFT)、箱块测试(Box and Block test,BBT)、握力和捏力来评估受试者的手功能。结果:两组患者治疗后与治疗前比较,差异具有统计学意义(P<0.001)。治疗4周后组间比较差异不具有统计学意义(P>0.05);治疗8周后组间比较,WMFT差异具有统计学意义(P<0.05),FMA腕手部分、BBT、握力和捏力不具有统计学差异(P>0.05)。结论:太极云手结合机器人辅助训练能够改善脑卒中患者的手功能。

下肢康复训练机器人联合等速肌力训练对老年脑卒中偏瘫患者神经功能、步行能力、Lovett肌力分级及平衡能力的影响

目的分析下肢康复训练机器人联合等速肌力训练对老年脑卒中偏瘫患者神经功能、步行能力、Lovett肌力分级及平衡能力的影响。方法回顾性分析2022年1月至12月于中国中医科学院西苑医院康复医学科接受康复治疗至少8周的86例老年脑卒中偏瘫患者的临床资料,依据训练方法不同分为联合组(n=43)和对照组(n=43)。对照组行常规康复训练联合等速肌力训练,联合组在对照组基础上行下肢康复训练机器人训练。观察分析两组训练前及训练8周后神经功能、步行能力、Lovett肌力分级、平衡能力、不良反应。结果训练后,两组NIHSS评分、Rankin评分均较训练前降低,且联合组NIHSS评分、Rankin评分分别为(10.96±1.32)、(2.12±0.24)分,均低于对照组[(15.93±1.79)、(2.65±0.29)分],差异均有统计学意义(P<0.05)。训练后,两组FAC高分级均较训练前增加,且联合组FAC及Lovett肌力高分级比例均大于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。训练后,两组BBS评分均较训练前升高,且联合组BBS评分(45.19±4.83)分,高于对照组[(38.76±4.18)分],差异均有统计学意义(P<0.05)。两组均无显著不良反应。结论下肢康复训练机器人联合等速肌力训练可改善老年脑卒中偏瘫患者神经功能,提高其步行能力、Lovett肌力分级及平衡能力,安全性高。

一种新型床旁上肢康复训练机器人的结构设计与运动分析

目的:设计一款新型床旁上肢康复训练机器人,为脑卒中和意外导致偏瘫的肢体运动功能障碍者提供卧床上肢训练。方法:综合考虑上肢的活动范围及康复策略,结合病床-机构空间位置和床旁运动模式与康复医学人体关节运动学理论,将肩关节部分自由度重构,使其在床旁位姿下具有4个主动自由度的同时不易产生侧翻风险。结果:新型床旁上肢康复训练机器人设计验证可行,工作空间合理,被动训练轨迹连续且平稳。结论:本文提出的这种床旁上肢康复训练机器人在开展临床康复工作时,能够改善上肢功能障碍者处于仰卧位下肩关节复合带运动受限的问题,实现康复机器人与卧床照护两者间的融合,精确的轨迹曲线规划有助于机械臂更好地服务临床。

下肢步行机器辅助训练对痉挛型偏瘫脑性瘫痪患儿步态改善的效果分析

目的探讨下肢步行机器辅助训练对痉挛型偏瘫脑性瘫痪(简称脑瘫)患儿步态改善的效果分析。方法2022年5月至2023年11月哈尔滨医科大学附属第四医院儿童康复中心门诊收治偏瘫脑瘫儿童16例,随机分为对照组和观察组各8例。对照组给予患儿常规康复训练,观察组在此基础上联合下肢步行机器辅助训练,训练时间均为30 min,每周6次。对训练前后儿童步长、单侧支撑时间、步态周期、摆动时间的步态参数进行采集,对干预前后8周数据变化进行分析。结果治疗后两组治疗方法对偏瘫患儿患侧步长长度变长、患侧单侧支撑时间变长、患侧和健侧步态周期、摆动时间的差异有统计学意义(P<0.05),且常规康复训练联合下肢步行机器辅助训练优于常规康复训练,更趋向于正常步态。结论下肢步行机器辅助训练可以改善偏瘫患儿患侧步态周期,增加患侧步长、单侧支撑时间,延长患侧摆动时间,缩短健侧摆动时间,改善偏瘫步态。

绳索驱动下肢训练机器人系统运动稳定性分析

针对绳索驱动下肢训练机器人的稳定性问题,本文建立了绳索驱动下肢训练机器人的运动学和动力学模型,给出了绳索拉力优化解的计算表达式,并推导获得了机器人的系统刚度解析表达式。考虑不同训练对象承受运动强度的能力不同,定义了速度影响函数。综合考虑绳索拉力、系统刚度和速度影响函数等因素定义了机器人系统的运动稳定性评价指标,并通过稳定工作空间、抗干扰稳定工作空间和不同训练轨迹的实例计算明确了机器人工作空间内中上部区域的运动稳定性能更好,为运动支链中的过轮运动规划和训练任务规划提供了理论依据。

重复经颅磁刺激治疗结合上肢机器人训练对脑卒中患者单侧忽略的效果观察

研究重复经颅磁刺激(rTMS)治疗联合上肢康复机器人对脑卒中单侧忽略的疗效。方法 收录样本的时间为2023年4月至2024年4月,样本为病程在3个月以内的脑卒中单侧忽略患者50例,均为其提供常规康复治疗,随机数字表法分2组,观察组、对照组,各25例,前组提供rTMS治疗和上肢康复机器人,分别进行20min/次,1次/天,5天/周,共12周。分析患者经治疗前后各项指标的不同,其中包括:单侧忽略行为注意障碍测试(BIT)、简式Fugl-Meyer量表上肢部分(FMA-UE)、凯瑟琳-波哥量表(CBS)、改良Barhel指数(MBI)析。结果 各项指标提示,治疗前对比无意义,治疗12周后,观察组患者各项指标均得到改善(P<0.05)。结论 对于脑卒中患者单侧忽略而言,为患者提供rTMS治疗联合上肢机器人治疗,效果理想。

机器人辅助步行训练对脑性瘫痪患儿影响的研究进展

脑性瘫痪(简称脑瘫)是儿童发育期最常见的致残性疾病之一,对脑瘫患儿的身心健康有着很大的影响。神经康复领域中机器人康复技术发生了革命性的变化,并越来越多应用在临床治疗中。机器人辅助步行训练以高强度,重复性为特征,是近年来改善神经系统疾病的研究热点。本文简单总结了步行训练机器人的不同种类、康复机制和训练方式对脑瘫儿童身体结构和功能、活动及参与能力方面的影响,旨为临床治疗提供可靠的依据。

近红外脑功能成像技术在脑卒中患者下肢外骨骼康复机器人辅助步态训练中的应用进展

下肢康复机器人辅助步态训练(RAGT)是一种新型、高效的康复训练,已被广泛应用于多种神经疾病的步态训练研究中。而近红外脑功能成像技术(fNIRS)是一种新型的无创性脑功能成像技术,能够在RAGT过程中对患者进行实时的脑区激活情况分析,具有评定RAGT过程中的大脑激活模式、评估RAGT康复治疗效果、指导RAGT治疗方案选择等重要作用。本文根据已有研究列举了fNIRS在RAGT研究中的作用,为探讨RAGT改善脑卒中运动障碍的神经基础提供依据。

下肢助残训练机器人设计与仿真分析

针对下肢瘫痪的患者由于肌肉萎缩等原因,需要通过自行锻炼肌肉恢复健康的问题,提出一种可穿戴的下肢助残训练机器人的设计方案,该方案通过机械装置辅助患者下肢的髋、膝、踝等关节部位的训练。基于市场调研与国内外研究现状,并参考亚洲人下肢的身体尺寸,设计了下肢助残训练机器人用于患者的康复训练,并利用仿真分析软件进行仿真分析,得到了该机器人模型主要关节的运动学参数与静力学参数。研究结果表明:该下肢助残训练机器人结构设计具有较高的可行性,可实现患者下肢肌肉康复。

重复经颅磁刺激联合机器人辅助步态训练对缺血性卒中患者下肢功能的影响

目的探讨重复经颅磁刺激(rTMS)联合机器人辅助步态训练(RAGT)对缺血性卒中患者下肢运动功能、平衡功能、步行功能的影响。方法前瞻性连续纳入2022年12月至2023年9月在南通市第一人民医院康复医学科就诊的缺血性卒中患者,按照随机数字表法,将符合纳排标准的患者分为对照组、rTMS组、RAGT组和联合组,每组各21例。4组患者在病情平稳后接受常规康复治疗,包括肌力训练、转移训练、坐站平衡训练、步行训练以及日常活动能力训练,物理因子治疗等,1次/d,5 d/周,持续3周。rTMS组患者在常规康复治疗的基础上给予rTMS,每个脉冲频率1 Hz/s,持续12 s,间隔2 s,共1200个脉冲,累计1400 s;1400 s/次,1次/d,5 d/周,持续3周。RAGT组患者在常规康复治疗的基础上给予RAGT,30 min/次,1次/d,5 d/周,持续3周。联合组在常规康复治疗基础上,rTMS治疗结束后立即接受RAGT治疗,方法与单用rTMS或RAGT相同。分别采用Fugl-Meyer下肢运动功能评定(FMA-LE)量表、Berg平衡量表(BBS)、运动范围测试、Holden步行功能分级评价4组患者治疗前后的下肢运动功能、平衡功能、运动范围和步行功能。结果(1)4组患者性别、年龄、病灶侧别、病程、患侧下肢Brunnstrom分期的组间差异均无统计学意义(均P>0.05)。(2)对照组、rTMS组、RAGT组和联合组治疗前FMA-LE量表评分分别为(14.4±2.9)、(13.6±3.0)、(13.5±2.8)、(14.3±3.0)分,对照组、rTMS组、RAGT组和联合组治疗后FMA-LE评分分别为(20.4±2.4)、(23.1±3.1)、(22.8±2.4)、(27.1±3.4)分,4组患者FMA-LE量表评分时间主效应、组别主效应和组别与时间的交互效应的差异均有统计学意义(F值分别为1083.102、6.535、23.522,均P<0.01);与本组治疗前比较,4组患者治疗后FMA-LE量表评分均升高(均P<0.05);治疗后rTMS组、RAGT组和联合组FMA-LE量表评分均高于对照组,联合组评分高于rTMS组和RAGT组(均P<0.05)。(3)对照组、rTMS组、RAGT组和联合组治疗前BBS评分分别为(25±5)、(25±6)、(25±6)、(26±6)分,对照组、rTMS组、RAGT组和联合组治疗后BBS评分分别为(30±5)、(34±6)、(35±6)、(43±6)分,4组患者BBS评分时间主效应、组别主效应和时间与组别的交互效应的差异均有统计学意义(F值分别为1057.204、6.377、59.140,均P<0.01);与本组治疗前比较,4组治疗后BBS评分均升高(均P<0.05);治疗后rTMS组、RAGT组和联合组评分均高于对照组,联合组评分高于rTMS组和RAGT组(均P<0.05)。(4)对照组、rTMS组、RAGT组和联合组治疗前前后向运动范围测试评分分别为(7.3±0.8)、(7.4±0.8)、(7.4±0.8)、(7.6±0.7)分,治疗后前后向运动范围测试评分分别为(8.8±0.7)、(9.3±0.7)、(9.4±0.7)、(9.9±0.6)分;治疗前左右向运动范围测试评分分别为(7.1±0.7)、(7.2±0.8)、(7.2±0.8)、(7.3±0.7)分,治疗后左右向运动范围测试评分分别为(8.3±0.8)、(8.9±0.9)、(9.0±0.9)、(9.7±0.8)分;4组前后向、左右向运动范围测试评分时间主效应、组别主效应和组别与时间的交互效应均有统计学意义(前后向:F值分别为818.773、3.834、6.075,左右向:F值分别为1935.147、3.114、40.516;均P<0.05);与本组治疗前比较,4组治疗后前后向、左右向运动范围测试评分均升高(均P<0.05);治疗后rTMS组、RAGT组和联合组评分均高于对照组,联合组评分高于rTMS组和RAGT组(均P<0.05)。(5)rTMS和时间(OR=1.948,95%CI:1.465~2.590)、RAGT和时间(OR=2.043,95%CI:1.529~2.728)、联合组和时间(OR=4.376,95%CI:3.116~6.146)交互效应的差异均有统计学意义(均P<0.01);以治疗前分级作为参照,4组患者治疗后Holden步行功能分级提高,差异有统计学意义(OR=1.948,95%CI:1.592~2.383,P<0.01);以对照组为参照,rTMS组、RAGT组和联合组患者Holden步行功能分级的差异均无统计学意义(均P>0.05)。结论rTMS联合RAGT可改善缺血性卒中患者下肢运动功能、平衡功能及步行功能恢复。

机器人辅助步态训练在烧伤康复中的研究进展

深度烧伤后患者长期卧床,体位固定和创面愈合后瘢痕增生挛缩,往往会导致诸多肢体功能障碍,尤其是下肢烧伤,其严重结果会影响患者行走,跳跃,站立等功能,极大地降低了患者的生活质量。目前运动疗法在烧伤肢体的康复治疗中发挥重要作用,常用的方法包括关节活动度训练、牵伸训练、主动助力运动训练、抗阻训练、水中运动训练等。上述方法施于患者肢体,对患肢进行活动锻炼,可改善患肢的功能障碍。随着科技的不断进步,功能训练机器人应运而生,其出现节约了人力,提供给患者精细、程序化、标准化、可持续化的功能锻炼治疗,其中步态辅助训练机器人在康复治疗中得到广泛应用。本文对机器人辅助步态训练在烧伤康复治疗中的优势、应用及不足进行了综述,为其在烧伤康复治疗中的进一步应用提供参考依据。

网球训练机器人发球动作轨迹线形控制方法

为了准确控制网球训练机器人的击球轨迹和移动路线,帮助运动员培养对不同球的应对能力和适应性,提出网球训练机器人发球动作轨迹线形控制方法。采用计算机三维视觉采集方法对网球训练机器人发球动作轨迹图像展开采集,利用对比度自适应直方图均衡化(Contrast Limited Adaptive Hisogram Equalization,CLAHE)算法对采集到的网球训练机器人发球动作轨迹的图像展开增强处理,以提高图像质量和轨迹的准确性。采用模板树结构管理储存多个网球训练机器人发球动作轨迹,通过使用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)获得关于轨迹线形的估计值。为了提高精度和稳定性,采用所有CNN估计值的加权平均值来优化更新输出,以获得最终的控制结果。实验结果表明:所提方法具有良好的图像增强效果,且动作轨迹控制精度和效率高,适用于网球训练机器人发球动作轨迹线形控制。

机器人辅助步态训练对脑卒中患者步行功能康复效果的范围综述

汇总了脑卒中患者应用机器人辅助步态训练(robot-assisted gait training,RAGT)的相关文献,使用范围综述的方法对系统检索后的结果进行了分析。阐述了机器人辅助步态训练对脑卒中患者步行功能恢复的积极效果,提出了开发基于RAGT的外骨骼装备和实施多元化步态康复训练计划等建议,为促进RAGT的应用与发展和脑卒中患者步行功能康复提供了参考。

智能机器人步态模拟训练结合悬吊运动对脑卒中早期下肢运动功能的影响

目的:探讨智能机器人步态模拟训练结合悬吊运动对脑卒中早期下肢功能恢复的疗效,为脑卒中后患者康复提供更有效的方案。方法:选取山东省立第三医院康复医学部符合纳入标准的脑卒中患者90例,采取随机数字表法分为对照组(A组)、减重跑台组(B组)和智能机器人组(C组),每组各30例。三组患者均接受常规康复治疗,对照组进行悬吊运动训练,减重跑台组在对照组的基础上接受减重跑台训练,智能机器人组在对照组的基础上接受智能机器人步态模拟训练。分别于治疗前、治疗4周后采用躯干控制测试(TCT)、Fugl-Meyer下肢运动功能量表(FMA-LE)、Berg平衡量表(BBS)、Holden步行功能分级(FAC)及视频步态分析仪分别评定患者的躯干控制能力、下肢体运动功能、平衡功能、步行能力及步态时空参数(步频、步速、步长和步行周期)。结果:治疗前三组患者的各项指标比较,差异均无显著性意义(P>0.05)。治疗4周后,三组各项指标均优于治疗前,具有显著性意义(P<0.05);智能机器人组在TCT、FMA-LE、BBS、FAC及步态时空参数(步频、步速、步长和步行周期)方面显著优于对照组(P<0.05);除步行周期外,智能机器人组其余指标均显著优于减重跑台组(P<0.05);减重跑台组在TCT、FMA-LE、BBS、FAC及步态时空参数(步频、步速、步长和步行周期)方面优于对照组(P<0.05)。结论:智能机器人步态模拟训练结合悬吊运动更能增强脑卒中早期患者的躯干核心的稳定性,纠正异常步态,优化平衡功能,达到改善运动功能和步行能力目的。

机器人辅助步态训练护理对老年烧伤后下肢功能障碍患者的疗效影响

目的:探讨机器人辅助步态训练护理对治疗烧伤后下肢功能障碍的老年患者的影响。方法:选取2020年3月—2023年3月在空军军医大学第一附属医院就诊的90例烧伤后下肢功能障碍老年患者,按照随机数表法分为对照组(45例,行常规训练护理)和研究组(45例,行机器人辅助步态训练护理),比较两组患者步态参数、步行能力、平衡功能和下肢运动功能。结果:与训练前相比,两组患者训练2个月后步长、步速、步频、6 min步行测试(6MWT)距离、功能性步行量表(FAC)评级、Berg平衡量表(BBS)评分、Fugl-Meyer量表(FMA-LE)评分均升高,且与对照组相比,研究组各项指标更优。结论:机器人辅助步态训练护理应用于治疗烧伤后下肢功能障碍的老年患者,可提高步行能力,改善平衡能力和下肢运动功能。

深层电动肌肉振动仪联合手指康复训练机器人在脑卒中合并手运动功能障碍患者康复治疗中的应用效果

目的探讨深层电动肌肉振动仪联合手指康复训练机器人在脑卒中合并手运动功能障碍患者康复治疗中的效果。方法回顾性选取2022年2月至2023年2月于首都医科大学附属北京康复医院就诊的脑卒中合并手功能障碍患者106例作为研究对象,按照康复训练方式的不同将患者分为对照组(采用手指康复训练机器人进行干预)50例和观察组(采用深层电动肌肉振动仪联合手指康复训练机器人进行干预)56例。干预8周后对比两组临床疗效、手运动功能、手指总活动情况、脑电图[脑电波δ/α值(DAR)、脑对称指数(BSI)]和血清学指标[神经肽(NPY)和基质金属蛋白酶-9(MMP-9)]、神经功能缺损情况[美国国立卫生研究院的卒中量表(NIHSS)评分]和日常生活活动能力[日常生活能力评定量表(ADL)评分]。结果观察组临床总疗效率明显高于对照组(80.36%vs.60.00%),差异有统计学意义(P<0.05)。干预8周后,观察组最大握力[(43.17±5.96)N]和最大捏力[(12.03±3.43)N]、手屈曲伸肌肌电值[(25.11±3.66)μV]、手屈曲屈指浅肌肌电值[(14.56±3.27)μV]及手背伸屈指浅肌肌电值[(9.02±1.77)μV]和手背伸伸指肌肌电值[(20.13±3.25)μV]高于对照组[(38.99±5.56)N、(9.87±3.55)N、(21.99±3.83)μV、(12.69±2.32)μV、(7.89±1.55)μV、(17.85±3.21)μV],差异均有统计学意义(P<0.05)。观察组手指活动优良率为85.71%,明显高于对照组的66.00%,差异有统计学意义(P<0.05)。干预8周后,观察组的DAR(2.73±0.75)、BSI(0.25±0.08)及血清NPY[(110.63±5.33)μg/L]和MMP-9[(80.23±4.55)μg/L]水平低于对照组[3.11±0.88、0.33±0.05、(120.55±6.61)μg/L、(83.53±5.39)μg/L],差异均有统计学意义(P<0.05)。干预8周后,观察组NIHSS评分[(8.89±2.28)分]低于对照组[(10.02±2.33)分],ADL评分[(44.25±3.41)分]高于对照组[(40.88±4.66)分],差异均有统计学意义(P<0.05)。结论深层电动肌肉振动仪联合手指康复训练机器人对脑卒中合并手运动功能障碍患效果明显,能够提高手运动功能,改善神经因子水平,有助于促进神经功能缺损恢复和提高日常生活能力。