原创 医用康复机器人设想

前言：

家里老人走了一个，走的很痛苦，自己无法自理，给家人也带来不小麻烦。病情是脑梗死，偏瘫。

对于偏瘫目前最好的方式是清醒后3个月内的强化恢复锻炼，主要依靠的是病人的自制力，多运动，以实现部分运动功能的恢复。除此以外，任何药石都无用。而恰好我家的老人比较重，锻炼的慢，恢复的差。

眼看着从能走、扶墙、轮椅、坐床、卧床，一步步恶化，基本没啥办法，可以说做好了心理准备，知道肯定有一天会结束。

类似于中风偏瘫的还有前两年备受大家关注的：渐冻人。都是已知的结果，慢慢在绝望中挣扎，最后在痛苦中死去。这种经历几乎是每个老人必经之路，最后的日子里开始是轮椅，后面就是卧床，不能动弹，只能依靠外力帮助。

现状：

中国现在偏瘫病人700W左右，再加上行动不便的老年人，中国65岁以上8.87%，空巢老人超过5000W，其中很大一部分是行动不便；如果每人使用了5W元的医疗器械，而这是一个超过万亿的市场，并且这市场是不会消失，不会被取代，也不会遭受国家禁止。

但是现实社会中，反而是一大堆假药、理疗的抢占市场，鱼目混珠。

就连轮椅这种最基本的器械，市面上也多数是伪劣产品，更不用说电动轮椅，说句不客气的话，现在多数电动轮椅就是普通的轮椅加上电动机的拼装货，再加上道路不方便，所以在中国，自己开着电动轮椅走的老人几乎没有。

而康复类产品，更是十分简陋，目前基本上还都是固定式的扶手之类，能动的也是手动，电动的几乎没有，更不用说“智能”。

究其原因，可能一个是门槛高，另一个可能是因为病人形态多样，现有的机械手臂是依赖于电机的高精度定位，很难做到匹配不同的病人。另一方面，除了年轻的人还有个奔头会主动训练以外，缺少人际沟通，缺少舒心的环境和家人陪伴，在医院的理疗室很少有中老年人可以坚持。

未来：

新闻上评价十个最实用的机器人，可能在未来逐渐进入我们的生活

　1. 远程通话机器人，可以跟随老人，双向视频通话。

　2. 机器人患者，可以模拟病人来培训医生。

　3. 医用移动机器人，用于医院内部物品的周转。

　4. 疾病诊断机器人，可以识别细微病情，给医生更多的辅助。

　5. 远程医疗机器人，可远程交互监控病人。

  6. 手术机器人，例如达芬奇，给病人做高精度的手术。

  7. 辅助就餐机械臂。

  8. 康复机器人，康复病人的物理治疗辅助。

  9. 护理机器人。

　10. 替换肢体。

其中康复机器人是这个样子的：

也就是传说当中的外骨骼。

误区：

目前所谓的康复机器人一种是上图的外骨骼，可以实现自由行走；另外一种是固定的康复设备，如下图：

是将患者全身固定，用机械强制性的带动身体部位运动，以达到刺激恢复的目的。

这两种康复设备看起来是很先进，尤其是外骨骼，应用到的科学技术内容无论是电机还是驱动亦或是电池，甚至骨架都是尖端的。除了设计复杂以外，造价也非常的昂贵，但是我认为这两种设备都走进了康复机器人的误区。

1. 病人首先的需求是能动，而不是能走。
2. 病人需求的是主动交互，而不是被动看护。
3. 病人的想法中站起来 > 坐起来 > 躺着。
   
   对于行动不变乃至只能卧床的病人，并不希望躺在床上等人来看，但也不奢望和正常人一样行走，只要立起来、能移动出去，能和家人正常面对面交流，这就是最基础的需求。目前康复业是做不到。没有病人梦想100%自己活动，也没有病人希望把自己绑起来强制性运动，尤其是后一种上机都要一个小时的更是鸡肋，这两种康复机器人都忽略了病人的心理。
   
   设想：
   因此，病人真正需要的是能够坐在上面，较大自由度的室内室外活动，可以非强迫式的辅助运动。
   
   那么，首先病人需要的是一个电动的底盘，可以是轮式或者履带式，个人更倾向于履带式，更稳定，越野能力更好；但是轮式更灵活，经济性更好，因此可能轮式的会实际占领市场。但是为了安全和提高驱动能力，和轮子一体的变频盘式电机是必须的，在停止的时候，可以确保轮子不产生位移。
   
   其次，病人需要一个可以变换工作模式的支架，仅胸腹部使用X形固定带固定，臀部下面用倾斜的椅面依托，背部靠板稍向后倾斜，多个面实现对病人体重的支撑。在不同环境下，可以变换不同的模式，变为直立、前倾、后倾、平躺等模式。
   
   最后，病人需要被动的驱动四肢的康复模式，在底盘运动的同时，四肢半被动驱动，但是并不和底盘运动同步，各动各的。半被动是驱动机构针对关节使其弯曲，但是依靠自身力量伸直。或者使用硬驱动机构使关节弯曲，但是使用例如气囊等软驱动机构将四肢拉直，避免肢体的损伤。
   
   在智能方面要实现以下功能：
4. 底盘大小、中心位置要跟随运行模式和病人体态而改变；当病人直立时，要适当扩大底盘面积增强稳定性；上楼梯时病人身体要前倾，重心前移来保持稳定；下坡时候要重心后移。当病人非自主的倾斜时要适当调整姿态，紧急时刻变为躺姿。
   
   定时可以改变病人姿态，以防止褥疮。白天主要以直立形态运行和交互，晚上以睡姿交互，这样病人就可以减少从轮椅上移动到病床上的次数。
5. 带有超声传感器识别周围障碍物或者凹地，能够实现自我规避。
6. 希望能实现目标识别和跟踪，比如家中有人陪伴，那么能够根据图像或者声音，亦或者跟踪标记设备进行自主跟踪，可以时刻交流。
7. 配备病人生理监控设备，必要的时候可以加装病人生理所需的设备，例如尿液袋等，可以减轻维护的强度。因此也要求设备具备一定的防水防腐蚀能力。
8. 未来针对渐冻病人重症期或者老人无法交流的时候，增加眼睛控制或者脑波控制，也可以由看护人员遥控。如果可以遥控，在就医的时候，如果病人病重、昏迷导致无法控制，此时就必须能够自动调整为躺姿，并切换控制方式为遥控或者线控。
   
   我的这个设想，一定程度上可以优化病人的生活质量，另一方面可以取代部分卧床等配套，不足的应该就是技术难度不小，价格会很好。
   
   电机的驱动不是问题，被动的康复机构也比较简单，但是针对病人的重心移动是最困难的，因为按照设想，是需要至少三轴，且能够承重100kg左右，不过对于速度要求要低很多。再加上加速度记等传感器，总体的控制复杂度还是比较高的。
   
   如果真的可以实现，那么对于患者的康复以及陪护人员的压力都有很大的帮助，希望这个设想能够实现，并且有实用的地方。​​