康复训练机器人带来的医疗革命

当两位瑞士机器人专家开发新型计算机控制的蹬腿训练器时,原本是为运动员而设计的。之后却发现该柔性机器人训练系统在伤员和患者的治疗上获得了未曾预料的成功。

此设备与健身中心的蹬腿训练器截然不同。当然它也有车座和两个脚踏板,但是除此之外就没什么相同之处了。如果坐在Allegro(腿部自适应机器人)上,就能体验到这位全世界独无二的训练伙伴的呵护。此设备配备了工业领域中先进的驱动部件和安全部件,以及拥有学习能力的计算机系统。人机紧密合作效果惊人。

核心部分是气动肌肉

Allegro是由两位纯粹的机器人专家Max Lungarella和Raja Dravid开发的,这两位也是Dynamic Devices AG公司的创始人。他们两位在苏黎世大学的人工智能 实验室中致力于研究机器人系统科学,于2007年就开发出第一台Allegro样机。

他们的初衷是研制一台为运动员设计的高科技设备,一台高动态的机器,能够监控训练、进行分析并从中得出进一步的训练建议。设备的核心是一套气动肌肉组件,可将较大的作用力迅速传至踏板,由此可组合难度不同的动作训练。

例如: 测试者必须通过蹬腿或抬腿尽可能始终按照屏幕显示保持指定的曲线。同时计算机会轻柔地或通过可感觉到的推动/搏动来减少或加强有效力度。受训者必须不断协调配合,虽然费力但极有成效。此过程中不仅锻炼身体,同时大脑也会得到锻炼。“我们的系统要求动态的协调一致”,Max Lungarella说。这甚至比当初两位研发者想象的还要好。

我们的系统要求身体和大脑动态上协调一致。”

Max Lungarella, Dynamic Devices

几乎是一次偶然的机会,这两位发现他们的培训体系对有神经肌肉疾病的患者或骨科问题患者有很好的效果。有些人坐在Allegro上后腿部突然又能开始运动,这在之前对他们来说是不可能的。还有中风患者在运动恢复方面也取得迅速的进展。这些效果通过各项研究也逐渐得以证实。这促使该柔性机器人训练设备的研发者将研究方向专注于康复治疗领域。maxon麦柯升的电机在此就派上了用场。

为使Allegro获得医疗器械许可,需要一个至关重要的安全部件:一个可调节的止挡器,以防止蹬踏超出规定角度。对于某些不能完全弯曲膝盖的患者来说这是一项重要的保护因素。无刷DC-Motor EC 45在此可根据不同的情况定位安全止挡器。绝对的可靠性至关重要,这甚至是该驱动器最重要的标准。“maxon Motor可以满足这些要求,让我们完全放心”,Lungarella说。此外,其紧凑型设计和集成的盘式电机电子部件也是重要亮点。

驱动与控制的成功结合
另一台maxon盘式电机,EC 90外转子电机,可自动调整座位。Dynamic Devices公司为此将无刷电机与行星齿轮箱和位置控制器ESCON 50/5组合使用。Maxon麦柯升驱动装置由此成为该训练设备的重要组成部分,可确保患者的舒适性和安全。

轻松愉快地走向成功
Dynamic Devices公司虽然还是一家年轻企业,但已经显示出令人关注的成功发展。这归功于工程师、科研人员、医生和治疗师的联手合作,得以推出Allegro训练设备,能够通过增强的运动意识为众多患者带来福音。这其中的关键在于那些康复治疗中经常忽视的训练组件。坐在Allegro上就要接受挑战。如果自己的期望更高、为自己设定更高目标,那么就会更快成功。适当的激励十分重要,因此Dynamic Devices高度重视组件的娱乐性。当患者用踏板控制模拟出的一只企鹅用肚皮滑下斜坡时,他们会想尽力取得高分,几乎忘了自己是在进行体能训练。
第一批医院和康复中心已经开始使用这种新型机器人训练方式。其他设施正在规划中。下步计划是在整个欧洲地区发展。Max Lungarella和Raja Dravid同时还努力让他们的柔性机器人训练设备更加智能化。因为这两位拥有者都致力于不断追求完美,不会满足于现状。

 © maxon motor ag

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