医机器人研究进展
摘要：医疗服务机器人是指用于医院、诊所的医疗或辅助医疗以及健康服务等方面的机器人，主要用于患者的救援、医疗、康复或健康信息服务，是一种智能型服务机器人[1]。随着时代科技的日新月异，医疗机器人被广泛用于医疗行业 ，大大推进 了医学的进展，并成为机器人研究领域的方向之一。医疗机器人在过去几十年获得了飞速发展，根据医疗机器人的功能和用途将医疗机器人分为：神经外科机器人、骨科机器人、腹腔镜机器人、血管介入机器人、假肢外骨骼机器人、辅助康复机器人和胶囊机器人。本文针对医疗服务机器人的基本概念，特点，应用与发展进行综述。重点阐述康复机器人的发展与应用。
【关键词】医疗机器人；康复机器人； 应疗服务用； 发展；
随着我国进入老龄化，医疗、护理和康复的需求不断增加，同时由于人们对生活品质追求的提高，使得医疗不管在质上还是量上都要满足更高水准的要求。另一方面，医护人力相对缺乏，医疗及健康服务机器人具有巨大的发展潜力。20世纪80年代，机器人被首次引入医疗行业，经过多年发展，机器人已经被广泛运用于医疗的各个行业。医疗机器人已经成为一个新兴的，前沿性的学术领域。医疗服务机器人具有的特点： 医疗服务机器人的作业环境一般在医院、 街道、 家庭及非特定的多种场合， 具有移动性与导航、 识别及规避能力， 以及智能化的人机交互界面。 在需要人工控制的情况下， 还要具备远程控制能力； 医疗服务机器人的作业对象是人、 人体信息及相关医疗器械， 需要综合工程、 医学、 生物、药物及社会学等各个学科领域的知识开展研究课题；医疗服务机器人的材料选择和结构设计必须以易消毒和灭菌为前提， 安全可靠且无辐射； 以人作为作业对象的医疗服务机器人， 其性能必须满足对状况变化的适应性、 对作业的柔软性， 对危险的安全性以及对人体和精神的适应性等； 医疗服务机器人之间及医疗服务机器人和医疗器械之间具有或预留通用的对接接口， 包括信息通讯接口、 人机交互接口、 临床辅助器材接口以及伤病员转运接口等。 1：医疗机器人国内外研究进展和现状
医疗机器人是集医学，机器人科学，计算机科学，数学，机械学，生物力学及生物医学工程等众多学科的高科技结晶。根据用途可分为手术机器人，康复机器人，医疗服务类机器人。近年来，西方许多先进国家都进行专门立项投资，积极开展医用机器人方面的研究，如美国国防部开展了临场感手术技术研究，用于战场模拟，手术培训和解剖教学，NASA 已经在美国加州和意大利米兰之间进行了这方面的实验。欧共体技术专家Maurice 在IEEE SPECTRUM 期刊中表述，欧共体正在测定一项新的计划，其中将机器人辅导外科手术及虚拟医疗技术仿真作为重点研究发展项目之一。日本也制订国家计划开展高科技医疗器械研究发展。目前，医疗机器人的研制主要集中在外科手术康复和医院服务几个方面
2：医疗康复机器人研究进展
半个多世纪以来，当工业机器人技术日趋成熟并成为机器人应用市场主流的时候，医疗健康机器人技术也得到了各国的极大关注，并得到了日新月异的发展，以满足人们对医疗健康手段和过程提出的精准、微创、高效及低成本等方面的更高需求，同时应对人口老龄化及对医疗资源需求的增长。虽然机器人技术有可能会应用到医疗健康的诸多领域，但目前还主要用于外科手术、功能康复及辅助护理等方面。如今一些医疗康复机器人，例如微创外科手术机器人、脊柱手术机器人、血管介入机器人、肢体功能康复机器人、智能假肢、外骨骼辅助机器人等，已经开始应用于临床或具备了临床应用的技术条件和基础。
3：康复机器人的研究现状及进展
康复工程（Rehabilitation engineering ）是生物医学工程的一个重要分支学科， 主要研究如何运用工程技术手段提高残障人士的生活质量。 康复机器人可分为辅助性和治疗型两种。 辅助型康复机器人主要用来帮助老年人和残疾人更好地适应日常的工作和生活， 部分补偿了他们弱化的机体功能； 治疗型康复机器人用来帮助患者恢复机体功能。目前， 康复机器人的研究主要集中在康复机械手、智能轮椅和康复治疗机器人等几个方面。 国外开展康复的发展与创新。机器人的研究已有相当长的时间， 20 世纪 60 年代初期出现了第一台康复机器
人 CASE。 早期法国 CEA 公司开发的 MASTER 系统， 美国 Tolfa Corporation 开发的 DE-VAR 系统 ， 以及英国 OxfordIntelligent Machines 开发的RAID 系统 ， 它们的机械手都安装在一个彻底结构化的控制平台上， 可在固定的空间内操作。 美国的 MOVAR系统和意大利的 URMAD 系统的机械手安装在轮椅上，因轮椅的移动而扩大机械手的操作范围， 但由于安装机座的改变导致了机械手刚性下降和抓取精度降低。 而且这种方法只适合于那些可以用轮椅的人。 机械手安装在移动机器人或者是自主的小车上， 适于更多的患者使用， 同时还扩大了活动空间并提高了抓取精度， 这种机械手系统一般由视觉、 运动、 传感、 导航及系统控制等子系统组成， 是目前最先进的。 日本东京大学的 S.Tachi教授在 MIT 日本实验室工作时开发了一个移动式康复机器人 MELDOG。 欧洲 Scuola SuperioreS.Anna 技术实验室的一个研究小组在 URMAD 系统基础上开发了 MOVAID系统， 它具有自由避障的功能， 操作者可以实时监控和干预机器人的动作。 它可以帮助残疾人完成食物加热、厨房打扫和床铺清理等工作。 代表最新发展方向的是美国费城 Pennsylvania 大学的 P.Wellman 等人设计的智能轮椅， 将智能机器人技术应用于电动轮椅上， 融合了传感技术、 机器视觉、 机器人导航和定位、 模式识别及人机交互等先进技术， 强调人机互动和接口的自适应性。近年来， 治疗型康复机器人的研究取得了重要进展， 如有辅助神经肌肉康复训练机器人和脑神经康复机器人。
康复机器人技术经过了 40 多年的发展， 已成为国际机器人领域的一个研究热点， 其未来发展呈现以下几个趋势： 各种先进的机器人技术广泛应用到康复领域； 康复理论的发展催生新的康复机器人； 仿生学的发展指引着康复机器人的未来。
4：康复机器人
康复机器人是近年来兴起的一种运动神经康复治疗技术，属于医疗机器人的一个重要分支。康复机器人不仅提供了有效的治疗手段和完善的评估方案，而且为深入研究人体运动康复规律，以及大脑与肢体的控制、影响关系提供了另一种有效途径。使用机器人辅助治疗可以提高效率和训练强度，比常规的治疗手段更
有潜力。目前，国际上众多的研究机构和康复机构都争相在神经康复机器人方面进行开发和产品化研究。机器人辅助神经康复和运动训练已经成为康复技术最主要的发展趋势。具有代表性的康复机器人有华盛顿大学开发的7个自由度的上肢康复机器人CADEN-7，可以实现肩部的伸/屈、旋内/外、大臂旋转、肘屈/伸、前臂转动、腕关节屈/伸、外展/内敛等。基于内置的数据库管理，定义日常生活活动中上肢的运动学和动力学参数，通过工作空间分析、关节运动范围，并结合考虑上肢的生理学和解剖学特点，实施康复训练方案 。
5：结论
经过多年的发展，机器人技术已成功应用于手术，康复，医院服务，疾病诊断等医疗领域，医疗机器人发展将不断的改变传统医疗方式。人口老龄化趋势也将为康复机器人提供更广阔的市场空间和发展机遇。
参考文献
[1]胡洋洋, 张文强. 医疗服务机器人现状与展望[J].中国发展观
察,2016,(14):52-53.DOI:10.3969/j.issn.1673-033X.2016.14.018.
[2] 凌卓, 伍敏, 郑翔等. 医疗机器人的研究进展及伦理学思考[J].医学与哲学,2014,(21):23-25.
[3] 杜志江, 孙立宁, 富历新等. 医疗机器人发展概况综述[J].机器
人,2003,25(2):182-187.DOI:10.3321/j.issn:1002-0446.2003.02.020.
[4] 黄敦华, 李勇, 陈容红等. 医疗服务机器人应用与发展研究报告[J].机电产品开发与创新,2014,27(3):6-8,5.DOI:10.3969/j.issn.1002-6673.2014.03.003.
[5] 倪自强, 王田苗, 刘达等. 医疗机器人技术发展综述[J].机械工程学
报,2015,(13):45-52.DOI:10.3901/JME.2015.13.045.
医机器人研究进展
摘要：医疗服务机器人是指用于医院、诊所的医疗或辅助医疗以及健康服务等方面的机器人，主要用于患者的救援、医疗、康复或健康信息服务，是一种智能型服务机器人[1]。随着时代科技的日新月异，医疗机器人被广泛用于医疗行业 ，大大推进 了医学的进展，并成为机器人研究领域的方向之一。医疗机器人在过去几十年获得了飞速发展，根据医疗机器人的功能和用途将医疗机器人分为：神经外科机器人、骨科机器人、腹腔镜机器人、血管介入机器人、假肢外骨骼机器人、辅助康复机器人和胶囊机器人。本文针对医疗服务机器人的基本概念，特点，应用与发展进行综述。重点阐述康复机器人的发展与应用。
【关键词】医疗机器人；康复机器人； 应疗服务用； 发展；
随着我国进入老龄化，医疗、护理和康复的需求不断增加，同时由于人们对生活品质追求的提高，使得医疗不管在质上还是量上都要满足更高水准的要求。另一方面，医护人力相对缺乏，医疗及健康服务机器人具有巨大的发展潜力。20世纪80年代，机器人被首次引入医疗行业，经过多年发展，机器人已经被广泛运用于医疗的各个行业。医疗机器人已经成为一个新兴的，前沿性的学术领域。医疗服务机器人具有的特点： 医疗服务机器人的作业环境一般在医院、 街道、 家庭及非特定的多种场合， 具有移动性与导航、 识别及规避能力， 以及智能化的人机交互界面。 在需要人工控制的情况下， 还要具备远程控制能力； 医疗服务机器人的作业对象是人、 人体信息及相关医疗器械， 需要综合工程、 医学、 生物、药物及社会学等各个学科领域的知识开展研究课题；医疗服务机器人的材料选择和结构设计必须以易消毒和灭菌为前提， 安全可靠且无辐射； 以人作为作业对象的医疗服务机器人， 其性能必须满足对状况变化的适应性、 对作业的柔软性， 对危险的安全性以及对人体和精神的适应性等； 医疗服务机器人之间及医疗服务机器人和医疗器械之间具有或预留通用的对接接口， 包括信息通讯接口、 人机交互接口、 临床辅助器材接口以及伤病员转运接口等。 1：医疗机器人国内外研究进展和现状
医疗机器人是集医学，机器人科学，计算机科学，数学，机械学，生物力学及生物医学工程等众多学科的高科技结晶。根据用途可分为手术机器人，康复机器人，医疗服务类机器人。近年来，西方许多先进国家都进行专门立项投资，积极开展医用机器人方面的研究，如美国国防部开展了临场感手术技术研究，用于战场模拟，手术培训和解剖教学，NASA 已经在美国加州和意大利米兰之间进行了这方面的实验。欧共体技术专家Maurice 在IEEE SPECTRUM 期刊中表述，欧共体正在测定一项新的计划，其中将机器人辅导外科手术及虚拟医疗技术仿真作为重点研究发展项目之一。日本也制订国家计划开展高科技医疗器械研究发展。目前，医疗机器人的研制主要集中在外科手术康复和医院服务几个方面
2：医疗康复机器人研究进展
半个多世纪以来，当工业机器人技术日趋成熟并成为机器人应用市场主流的时候，医疗健康机器人技术也得到了各国的极大关注，并得到了日新月异的发展，以满足人们对医疗健康手段和过程提出的精准、微创、高效及低成本等方面的更高需求，同时应对人口老龄化及对医疗资源需求的增长。虽然机器人技术有可能会应用到医疗健康的诸多领域，但目前还主要用于外科手术、功能康复及辅助护理等方面。如今一些医疗康复机器人，例如微创外科手术机器人、脊柱手术机器人、血管介入机器人、肢体功能康复机器人、智能假肢、外骨骼辅助机器人等，已经开始应用于临床或具备了临床应用的技术条件和基础。
3：康复机器人的研究现状及进展
康复工程（Rehabilitation engineering ）是生物医学工程的一个重要分支学科， 主要研究如何运用工程技术手段提高残障人士的生活质量。 康复机器人可分为辅助性和治疗型两种。 辅助型康复机器人主要用来帮助老年人和残疾人更好地适应日常的工作和生活， 部分补偿了他们弱化的机体功能； 治疗型康复机器人用来帮助患者恢复机体功能。目前， 康复机器人的研究主要集中在康复机械手、智能轮椅和康复治疗机器人等几个方面。 国外开展康复的发展与创新。机器人的研究已有相当长的时间， 20 世纪 60 年代初期出现了第一台康复机器
人 CASE。 早期法国 CEA 公司开发的 MASTER 系统， 美国 Tolfa Corporation 开发的 DE-VAR 系统 ， 以及英国 OxfordIntelligent Machines 开发的RAID 系统 ， 它们的机械手都安装在一个彻底结构化的控制平台上， 可在固定的空间内操作。 美国的 MOVAR系统和意大利的 URMAD 系统的机械手安装在轮椅上，因轮椅的移动而扩大机械手的操作范围， 但由于安装机座的改变导致了机械手刚性下降和抓取精度降低。 而且这种方法只适合于那些可以用轮椅的人。 机械手安装在移动机器人或者是自主的小车上， 适于更多的患者使用， 同时还扩大了活动空间并提高了抓取精度， 这种机械手系统一般由视觉、 运动、 传感、 导航及系统控制等子系统组成， 是目前最先进的。 日本东京大学的 S.Tachi教授在 MIT 日本实验室工作时开发了一个移动式康复机器人 MELDOG。 欧洲 Scuola SuperioreS.Anna 技术实验室的一个研究小组在 URMAD 系统基础上开发了 MOVAID系统， 它具有自由避障的功能， 操作者可以实时监控和干预机器人的动作。 它可以帮助残疾人完成食物加热、厨房打扫和床铺清理等工作。 代表最新发展方向的是美国费城 Pennsylvania 大学的 P.Wellman 等人设计的智能轮椅， 将智能机器人技术应用于电动轮椅上， 融合了传感技术、 机器视觉、 机器人导航和定位、 模式识别及人机交互等先进技术， 强调人机互动和接口的自适应性。近年来， 治疗型康复机器人的研究取得了重要进展， 如有辅助神经肌肉康复训练机器人和脑神经康复机器人。
康复机器人技术经过了 40 多年的发展， 已成为国际机器人领域的一个研究热点， 其未来发展呈现以下几个趋势： 各种先进的机器人技术广泛应用到康复领域； 康复理论的发展催生新的康复机器人； 仿生学的发展指引着康复机器人的未来。
4：康复机器人
康复机器人是近年来兴起的一种运动神经康复治疗技术，属于医疗机器人的一个重要分支。康复机器人不仅提供了有效的治疗手段和完善的评估方案，而且为深入研究人体运动康复规律，以及大脑与肢体的控制、影响关系提供了另一种有效途径。使用机器人辅助治疗可以提高效率和训练强度，比常规的治疗手段更
有潜力。目前，国际上众多的研究机构和康复机构都争相在神经康复机器人方面进行开发和产品化研究。机器人辅助神经康复和运动训练已经成为康复技术最主要的发展趋势。具有代表性的康复机器人有华盛顿大学开发的7个自由度的上肢康复机器人CADEN-7，可以实现肩部的伸/屈、旋内/外、大臂旋转、肘屈/伸、前臂转动、腕关节屈/伸、外展/内敛等。基于内置的数据库管理，定义日常生活活动中上肢的运动学和动力学参数，通过工作空间分析、关节运动范围，并结合考虑上肢的生理学和解剖学特点，实施康复训练方案 。
5：结论
经过多年的发展，机器人技术已成功应用于手术，康复，医院服务，疾病诊断等医疗领域，医疗机器人发展将不断的改变传统医疗方式。人口老龄化趋势也将为康复机器人提供更广阔的市场空间和发展机遇。
参考文献
[1]胡洋洋, 张文强. 医疗服务机器人现状与展望[J].中国发展观
察,2016,(14):52-53.DOI:10.3969/j.issn.1673-033X.2016.14.018.
[2] 凌卓, 伍敏, 郑翔等. 医疗机器人的研究进展及伦理学思考[J].医学与哲学,2014,(21):23-25.
[3] 杜志江, 孙立宁, 富历新等. 医疗机器人发展概况综述[J].机器
人,2003,25(2):182-187.DOI:10.3321/j.issn:1002-0446.2003.02.020.
[4] 黄敦华, 李勇, 陈容红等. 医疗服务机器人应用与发展研究报告[J].机电产品开发与创新,2014,27(3):6-8,5.DOI:10.3969/j.issn.1002-6673.2014.03.003.
[5] 倪自强, 王田苗, 刘达等. 医疗机器人技术发展综述[J].机械工程学
报,2015,(13):45-52.DOI:10.3901/JME.2015.13.045.