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　　目前我国已经是全球卒中终生风险最高的国家，其中约有60%的中风患者具有手部功能障碍且大部分患者在中风后没有实现手功能的完全恢复。采用机器人康复是将先进的机器人技术与康复医学进行有效结合，能够辅助医师执行重复繁琐的运动、实现智能精确的康复治疗。通过对国内外手康复机器人进行分析，可以发现，存在对主动内收/外展运动关注度不够、精细化操作能力不足、系统复杂度较高、适应性较低等问题。基于此，提出一种新型食指外骨骼康复机器人，可以实现精细化的康复运动，并具有良好的人机融合度与适应性，能够满足脑卒中患者的手部康复需求。他们的研究成果以题为

　　采用2-UPS并联机构与鲍登线的新型组合设计，实现了掌指关节二自由度主动康复运动，提高了机器人精细化操作能力，将电机远端布置，减轻了患者的穿戴负担；在设计过程中将指骨作为人机闭式运动链的组成部分，并探讨了食指屈曲/伸展与内收/外展运动的耦合关系，完善了患者康复训练中的约束条件，使机器人运动与人体自然运动更加协调，提高了机器人的人机相容性；求解了机构的运动学反解。食指外骨骼康复机构的结构简图如图2所示。

　　依据人体手部尺寸与机构尺寸参数分析了机构的工作空间，基于Adams开展了机构的运动学仿真验证，对康复运动时的位移、速度和加速度规律进行了评估；搭建实验样机并开展了关节运动范围实验测试与患者指腹力的测试，基于对25个被试开展的人机工程学与康复运动舒适性的调查问卷结果，并采用层次分析法对所研发的食指康复机器人进行了评价。食指外骨骼康复机构样机如图3所示。

　　将食指康复机构与人手模型简化合并后导入Adams软件中并建立人机各关节的约束，并设置模型中零件的质量特性参数。运动周期为8 s，运动时间为15 s，MCP的屈伸运动范围0~70°，PIP的屈伸运动范围0~80°，对桡/尺侧鲍登线进行位移观测，得出对应的桡/尺侧电机的变化规律，如图4、5所示。

　　食指康复外骨骼选用了因时科技LAF30微型直线伺服驱动器作为驱动部件，这款电动推杆的最大行程为30 mm，重复定位精度为±0.06 mm，最大推拉力可达50 N，还具有位置控制、力反馈以及调速功能，可以依据其控制协议设置电机的位置与运动速度，进而完成对食指康复外骨骼样机的控制，设计的上位机界面如图6所示。

　　该样机的关节运动范围通过一名青年男性的穿戴试验进行了验证，可以带动患者进行前文所述的屈曲/伸展运动与内收/外展运动训练，为后续研究五指康复机器人的作业训练奠定基础，典型训练方式如图7所示。

　　在患者进行康复运动的过程中，仍采用Intel RealSense L515深度相机对机构的转动角度进行拍摄测量，得到测量与仿线 康复训练过程中食指转动角度

　　样机预期功能的实现是完成康复训练的前提，此外，其真实的使用体验也是反映样机整体性能的重要因素，通过与临床医师进行探讨，在人机工程学和康复运动舒适性两个层面，共提出了9个指标进行分析，招募了25名身体健康的志愿者开展实验，基于对25个被试开展的人机工程学与康复运动舒适性的调查问卷结果，并采用层次分析法对所研发的食指康复机器人进行了评价。层次分析框图如图9所示。

　　(2) 建立了食指康复外骨骼机构的运动模型并对位置反解进行了求解，依据相关国家标准确定人手尺寸，并探索了人手屈伸与收展运动间的耦合关系，求解了机构的工作空间。对机构的运动学进行了仿真，并对机构的康复转角进行了规划，求解各电机随时间变化的曲线，并通过实验验证了上述训练方法的有效性。

　　提出的食指康复机器人能够为五指手康复机器人提供设计思路与参考，为研发具有精细化操作能力的高人机相容性手康复机器人提供的研究基础，全手康复机器人将具有完全的物理训练与作业训练能力，开展工业设计后可尝试申报二类医疗器械产品注册证，进而真正走入临床应用，为广大手部损伤患者服务 。5

　　王洪波， 国家级重大人才工程入选者，燕山大学教授，复旦大学特聘教授、博士生导师，中国产学研合作促进会科技成果转化专家委员会专家，河北省机器人产业创新联盟理事长，中国康复医学会康复工程与产业化促进专委会常务委员。发表论文150余篇，获授权国家发明专利40余项；曾获教育部科技进步奖3项，机械工业优秀科技成果项目奖，中国产学研合作创新奖，日内瓦国际发明展金奖，中生协-服务精英奖，联合国工业发展组织-全球科技创新奖；指导学生获中国“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛银奖2项、铜奖1项；研发的产品有两款获得二类医疗器械产品注册证。5

　　团队在王洪波教授及牛建业副教授的指导下开展康复机器人、护理机器人以及手术机器人的研究工作。主要包括上肢康复机器人、下肢康复机器人、腰部康复机器人以及手康复机器人，柔性翻身护理床、过床转运护理机器人，血管介入手术机器人、肝癌介入手术机器人。在研项目包括国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、面上项目以及河北省科技计划项目等。

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