腦卒中俗稱"中風"，是一種急性腦血管疾病,其病因主要是患者腦部血管突然破裂或阻塞導致血液不能流入大腦而引起腦組織損傷，進而出現長期性的半身無力、半身不遂等臨床癥狀，導致患者日常生活活動能力降低，影響生活質量。
坐站轉移是人們日常生活中最常見的功能活動之一，也是完成床椅轉移、椅廁轉移等常見體位轉移的基礎。腦卒中患者在坐站轉移時下肢負重存在不對稱性，增加了跌倒風險。對患者進行科學高效的坐站轉移訓練，有助于下肢功能恢復及平衡能力改善，是提高患者日常生活質量的基礎。
傳統康復方式以治療師輔助患者康復為主，在轉移患者、引導動作等環節中治療師耗費了大量體力，患者也無法獲得較好的康復體驗。采用下肢康復機器人輔助患者進行訓練，能將治療師從繁重體力勞動中解放出來，使其將主要精力放在動作規范指導上。
現有下肢康復機器人系統大多結構復雜且控制難度高，多適用于綜合型醫院和專業康復醫療機構；另外，由于公共醫療資源有限，患者無法在醫院進行長期康復治療。因此，開發一款既適合于醫院康復場景，又適用于家居康復場景的人機融合性好、操作簡單、輕量化的下肢康復助力機器人顯得尤為重要。
華西醫療機器人研究院下屬精創石溪團隊針對上述需求，研制了一款可為腦卒中患者提供主被動康復訓練和康復狀態檢測的坐站/行走康復助力機器人。此外，該機器人還可廣泛用于脊柱損傷、腦癱、帕金森、肌少癥等其他神經及骨肌疾病患者的康復訓練、以及老年人群的日常生活助力。
坐站/行走康復助力機器人
為了讓康復機器人的輔助運動更符合人機工效學，該系統采用少自由度連桿機械結構設計，以實現其末端運動軌跡精確擬合人體肩關節運動軌跡，在坐站和行走動作中均可提供舒適的輔助運動，從機械結構上實現了“讀懂”人體生理特征，并輸出匹配人體自然坐站運動的輔助力。在保證動作正確性的基礎上，通過腋下、前臂、臀部吊帶多點支撐整個身體，從而規避因失去平衡而摔倒的風險。機器人自身少自由度、高折展比的連桿機械結構設計使其具有良好的多場景適應能力，同時降低了控制系統的復雜程度，提升了機器人輔助康復訓練的安全性。
為了鼓勵患者通過自身意圖控制機器人進行主動康復訓練，該機器人集成了柔性肌變傳感技術，其是繼肌電、腦電、心電、力肌圖等之后的新一代生理傳感技術，采用多通道、陣列化、高空間分辨率、均向高延展性的柔性傳感集成方案，能夠獲取多點位/全方位、高精度的人體生理數據。該傳感系統具有高靈敏度、高信噪比以及高柔性的特點，可在康復全周期中無感采集患者生理數據，并基于生物力學信息機器學習框架，建立起皮膚細微變形引起的電信號變化與皮下肌肉活動的映射關系，從而搭建運動中肌肉動態的多維度精準模型，實現康復過程中機器人按需輔助以及康復前后肢體運動功能評價。
在此基礎上，該機器人又實現了肌電肌變信號共形感知，以彌補肌電信號感知存在的噪聲大、難精細化感知以及動作信號難分割等缺點，并結合深度卷積神經網絡實現了高精度人體肌肉運動功能解析，準確率高達98.6%， 真正做到了準確“讀懂”人體運動意圖，為機器人實現精準助力提供了有效可靠的數據來源。除醫療康復領域外，該感知技術可向智能穿戴、疾病預警、工業數字孿生、工業設備健康狀態監控等方向拓展，實現跨領域產業化應用。
柔性肌變傳感系統及其肌肉運動功能解析云圖
▍華西醫療機器人研究院
2021年，成都市高新區政府以及四川大學華西醫院在面臨新的醫療設備國際競爭中積極引入國內外頂尖科技創新團隊或科研機構，依托國家級科研平臺“轉化醫學國家重大科技基礎設施平臺”，圍繞醫療機器人產業技術方向，建設了西部第一家集產學研為一體，以產業孵化為核心的新型綜合研發機構“華西醫療機器人研究院”。研究院主體于2022年3月成立華西精創醫療科技（成都）有限公司，目前擁有國家級人才3人、省級人才6人、教授和研究員30余人。圍繞醫療手術機器人產業技術方向，突破醫療機器人中配準與空間映射技術、圖像處理技術以及人機交互技術等技術瓶頸，形成跨學科、跨機構、跨國界的協同創新體系，彌補國內在胸腔穿刺手術、關節手術、脊柱手術、介入手術、康復、護理、急診、ICU以及放射檢驗科機器人及高端醫療設備產品上的空白， 實現關鍵技術與國際一流水平同步。
▍華西醫療機器人研究院精創石溪團隊
團隊由多名國家及省級海外高層次人才組成，圍繞康復及輔助機器人產業方向，努力提升智能康復及輔助技術的可及性，目前已牽頭承擔國家自然科學基金、國家重點研發計劃子課題、四川省重點研發計劃等10余項國家及省級科研項目，發表30余篇國際頂級期刊論文，公開及授權國家發明專利20余項，擁有人機剛柔耦合運動技術、人機協同柔順控制技術、多模態生理信號柔性感知技術等全棧自研技術，研制出末端驅動式坐站/行走康復機器人、步態訓練康復機器人、上肢康復機器人、頸部康復機器人、柔性肌變傳感系統，讓醫療康復及輔助技術更加智能化和柔性化。同時，團隊已與華西醫院康復醫學中心、華西醫院國家老年疾病臨床醫學研究中心、面向關鍵器件的創新成果產業化公共服務平臺（工信部）、四川省機械研究設計院（集團）有限公司開展深度合作，旨在形成多學科多領域交叉融合的研究成果和產業項目。
