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【深度报告】康复医疗领域——机器人革命下一个阵地

2016-08-22 09:03
吃瓜天狼
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  近年来一种可穿戴外骨骼康复机器人异军崛起。可穿戴外骨骼式康复机器人基于仿生原理进行设计,结合人体工程学,能舒适穿戴于患肢.患肢,每个自由度在机器人上都对应一个单独驱动装置。因此,可以确保其运动与人体自由度运动同轴.可以实现更自然有效的康复训练,但目前多用于后期康复训练和残疾人辅助。代表性的有以色列公司ReWalkRobotics公司的ReWalk系列,日本Cyberdyne公司的HAL、美国BerkeleyBionics公司的eLEGS、新西兰RexBionics公司的REX。

  图2:外骨骼康复机器人、辅助起立康复机器人、多体位康复机器人

  资料来源:公司官网,华泰证券研究所

  表格1:康复机器人分类

  康复机器人系统设计可以划分为机械本体设计和运动控制策略两部分。

  机械本体设计:应综合考虑患者的病情特点、实现功能、训练模式、安全舒适性等,提高训练动作的种类,增大动作幅度,积极探索新材料技术在康复机械中的应用,使机械更加简洁轻巧,穿戴起来更加舒适。

  运动控制策略设计:是目前的一个难点,因为康复机器人是一个具有时变、强耦合和非线性的动力学特征的系统,加上患者在过程中因肌张力的变化、肌肉痉挛等造成的环境不确定性,其控制十分复杂。如果控制系统不稳定,会给病患部位造成二次损伤。康复机器人运动控制策略从控制手段主要分为:力控制策略、力场控制策略及生物电信号控制策略。运用力传感器是直接检测机器人同病患部位之间的相互作用力并对之进行控制的力控制策略,是机器人辅助康复运动控制中应用最广泛的一种控制策略,力位混合控制和阻抗控制又是其中最为常用的两种方法。

  现在的康复机器人种类已经十分丰富,应用领域也不再限于康复训练。如今出现了很多种残疾人辅助康复机器人,例如智能轮椅、导盲手杖、机器人假肢以及各种外骨骼助力装置。康复机器人在社会行为障碍的干预与治疗方面也显示出巨大的潜力,包括自闭症类群、多动症以及其它目前相当普遍且数量不断上升的儿童行为障碍。随着人口老龄化趋势越来越明显,康复机器人技术还朝着促进原居安老、推迟老年痴呆症的发生,通过陪护缓解老年人孤独的方向上进一步发展。

  全球康复机器人市场高速增长,发达国家进入外骨骼机器人时代

  未来五年呈高速增长态势,发达国家与发展中国家差距明显

  英国市场研究公司Technavio在2016年3月份发布报告称2015年全球康复机器人销售额(行业规模)为5.77亿美元,预计到2020年,市场规模将达到17.3亿美元,复合年均增长率达24.51%。康复机器人市场在美国欧洲等发达地区的市场份额及增速要明显高于发展中国家。

  图3:全球康复机器人市场规模五年预测

  图4:分地区康复机器人市场规模预测

 

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