科创中国

目前我国肢体残疾患者有2400多万人，而每年仅对不到40万肢体残疾患者实施康复训练，康复装备供应与临床需求存在巨大缺口。目前以色列、日本、美国、瑞士均有此类康复产品，但多为个人定制型产品，仅适用于单人助行使用，无姿态重塑效果，康复效果差、恢复时间长。该项目开发出一种带有智能助力、可穿戴在行走障碍患者下肢进行康复训练或行走助力的机器人设备，主要应用于下肢康复领域，可以实现全支撑真实行走训练方式和在线姿态反馈实时智能引导的全闭环人机交互训练模式，能为各种状态（不同损伤及恢复体况）的患者进行准确合理助力、提供正确步态引导的真实行走式康复训练，使患者运动机能得到更快更好恢复，高效提升行走能力。作为国内首个治疗改善下肢运动障碍的特效智能机器人系统，该产品改变了传统一对一人工或半机械康复训练治疗模式，为患者提供一种广泛适用的下肢康复训练科学手段，极大提升了我国康复学科的技术水平和先进性。

该产品通过步态检测分析系统及足底压力检测分析系统对患者进行下肢运动能力评估分析，结合智能病案收集及康复患者管理系统为患者定制康复训练计划。根据患者训练计划，通过相应类型外骨骼机器人进行康复训练，训练中通过检测分析系统对患者不断进行再评估分析，逐步优化康复训练方案，直至患者恢复直立行走。该项目所研发的外骨骼机器人，可以根据患者体型和康复计划进行相应调整，其髋关节到膝关节距离可调节范围为385mm—475mm，膝关节高踝关节距离可调范围为415mm—495mm，步速可调范围为2.45s/步~5.25s/步，步态周期调整范围为2s-5.25s，步态跟踪误差小于等于1°。

伴随着科技的不断发展以及医疗技术的显著提高,下肢瘫痪患者对于康复治疗设备性能需求也越来越高.本文基于这种需求研究设计了一种下肢外骨骼康复机器人.在设计过程中,充分考虑到康复机器人系统运行的稳定性以及患者穿戴外骨骼时的舒适性和平顺性.使患者能够在穿戴下肢外骨骼康复机器人的状态下顺利完成康复治疗过程中的训练动作.本文首先对康复机器人现阶段国内外的发展状况进行了深入的调研,说明了国内外各机构研发的康复机器人的特点,并分析总结它们的优缺点,阐明了本文的研究重点.之后结合人体解剖学与人体步态与运动学特征参数进行了下肢外骨骼康复机器人总体方案设计

北京航空航天大学工研院相关团队，已获得发明专利6项，外观专利4项，实用新型专利6项，转件著作权1项，除此之外，目前还有多项专利正在申报审核中。

总体的设计思路应用D-H法对下肢外骨骼康复机器人进行了运动学建模,结合现有条件对人体自由度进行简化,建立了下肢外骨骼康复机器人单腿模型,描述了关节变量与下肢外骨骼康复机器人末端位置之间的关系.在动力学分析中,分别采用拉格朗日-欧拉法以及牛顿法对下肢外骨骼康复机器人进行了动力学分析,在拉格朗日动力学分析的基础上设计了PD控制器,并验证了PD控制器在应用于下肢外骨骼康复机器人控制系统中的可行性.康复机器人在运动过程中需要与人体正常运动保持高度的一致性.

本成果可支持：技术转让，技术合作，技术咨询等方式合作