手功能康复训练设备上位机软件设计文献综述

文献综述（或调研报告）：

目前手部康复机器人主要依据现代循证医学（evidence-based；medicine，EBM）和连续被动活动（continuous passive motion，CPM）理论来对人手部关节进行研究^[1]。现有的实验研究已经证实通过对患者进行连续被动增强性的周期性训练可以提高中风后期患者的手部运动功能。

手部康复机器人的研究最早起源于欧美，2009年，美国的JonathanBlake等人研制出了一款基于磁流变液的手指力反馈数据手套^[2]，该装置结合虚拟现实技术模拟手指关节运动同时反馈手指状态信息；奧地利的tyromotion公司设计出了一种用于手指协调性康复训练的装置Amadeo^[3]，该设备可以提供每个手指（包括拇指）单独地进行训练，通过拉动指尖来带动整个手指进行屈曲/伸展运动。采用三种训练模式进行训练，同时可调节力度和速度，并将每次训练的数据存储入数据库。不足的是，该设备通过指尖带动患者手指运动，不能具体的控制手指各个指节的屈曲/伸展角度。

2014年，美国的Hossein Taheri等人研制出了-套适用于食指和中指的康复训练装置^[4]，使用八连杆机构带动，由直线电机驱动，但是只有一个自由度，该装置未提供拇指的康复训练机构，且训练模式单一。

2015年，Iqbal等^[5]设计的四指轻便外骨骼手，装置采用的是串联式欠驱动机构，可适应不同人手的尺寸，每个手指均由一个直流电机驱动，装置同时使用了力传感器与位置传感器实现闭环控制，提高系统的稳定性。最终每个手指的指尖力均能达到8N。Leonardis等^[6]设计的双手协同式康复手部外骨骼，拇指机构由一个六自由度机构和空间四连杆机构组成，其余四指的手指机构均由复合十二连杆组成，利用机械结构进行关节限位保证外骨骼运动的安全性，但其手部执行机构过于笨重。

2016年，西班牙的A.Bataller等人利用3D打印技术设计开发了一套轻便、廉价、易于制造的外骨骼结构单手指康复训练装置^[7]，只有一个自由度，但是针对不同患者需要重新设计外骨骼结构，设计成本较高。

2017年，韩国蔚山科学技术大学设计的线控式手部外骨骼^[8],每个手指由单独直线电机驱动，每个外骨骼关节均采用四连杆机构，用测力传感器和旋转电位器测手指受的力和关节运动角度，利用直线电机的行程对外骨骼手进行限位。

2018年，Randazzo等^[9]设计的一款柔性欠驱动康复机器人，可用于日常生活辅助和神经康复训练。装置能复现日常人手抓握范围的70%工作空间，具有力的抓取、精确抓握、拇指侧向抓握三个日常生活辅助功能。