多功能康复椅虚拟样机设计含SW三维及6张CAD图
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Rehabilitation_Robot(康复机器人)的翻译康复机器人技术发展领域的机器人系统帮助有残疾的人提供必要的活动,或提供治疗对人寻求改进物理或认知函数。本章将讨论这两个这些域和提供描述主要的该领域的成就在其短暂历史。具体来说,在提供背景资料在世界人口(例如 53 1 2)和历史(例如 53 1 3)的领域,例如 53 2 描述了物理治疗和训练机器人,和教派。53.3 描述了机器人艾滋病患者残疾。53.4 节然后简要讨论了最近智能假肢和矫形器的进步相关的康复机器人。最后,教派。53.5 概述近期的工作诊断和监测以及康复其他医疗问题。在结论的这一章,读者将会熟悉康复机器人技术和其历史主要的成就,并将理解的挑战在未来的领域面临寻求改善卫生保健和健康的人残疾人。在这一章,我们将描述一个应用程序的机器人,可以在未来联系我们中的许多人在一个强烈的个人方法。53.1 概述当我们变得无法互动与身体我们的直接环境我们渴望为了实现我们的个人目标通过伤害或疾病,或当我们的一位家庭成员,朋友或邻居在这种情况下,我们寻求基于技术的解决方案吗帮助我们重新学习如何完成我们的活动日常生活的关系或协助我们实际上如果我们不能做他们重新学习。而人类治疗师和服务员确实可以提供类型的援助要求,预计短期人口的中国、日本和北欧日益短缺的国家显示的年龄成年人。与年龄相关的障碍将会很快占据了服务部门的就业市场,把许多年长的和残疾人们在风险,增加需要制度化当没有可行的以家庭为基础的解决方案。国家计划来开发个人机器人,机器人治疗、智能假肢,智能床,智能家居,和康复服务已经加速过去的十年,将需要继续用不断增长的医疗保健的能力允许人们长寿通过镇压疾病和改善在手术和药物干预。康复机器人技术,虽然只有一个 40 岁的纪律55(53.1 - 3),预计将迅速增长的未来几十年。康复机器人技术领域通常是分裂的到类别的治疗和帮助机器人。在另外,康复机器人包括方面的人工肢(假肢)开发、功能性神经刺激(FNS)和技术诊断和监控的人在 ADLs。治疗机器人一般至少有两个主要的用户同时,残疾人的人谁是接受了治疗和临床医学家设置吗和显示器和机器人的交互。类型的治疗,受益于机器人援助上-和下肢运动疗法,使沟通对于自闭症儿童,使勘探(教育)对脑瘫儿童(CP)或其他发育障碍。一个机器人可以一个好的替代物理或职业治疗师对于实际的动手干预有几个原因:(1)一旦适当的设置,自动运动机可以持续应用治疗长时间吗没有累;(2)机器人的传感器可以测量所执行的工作耐心和量化,在某种程度上也许没有可测量的临床鳞片,任何复苏可能发生的功能,这可能被高度激励一个人继续治疗;(3)机器人可以吸引病人在类型的疗法习一个治疗师不能做,如放大运动误差引起的适应53.4,5。辅助机器人通常按是否关注操作,移动,或认知。操纵艾滋病进一步划分成固定平台、移动式平台和移动自治的类型。固定平台机器人执行函数在厨房里,在桌面上,或者床上。便携式类型是附加到一个电动机械手臂轮椅去把握和移动对象和互动与其他设备和设备,如打开一扇门。移动自主机器人能够控制的声音或其他手段进行操纵和其他杂事在家里或工场所。流动艾滋病分为在电动轮椅与导航系统和移动机器人作为智能、机动步行者,允许人行动困难的依靠他们预防跌倒并提供稳定性。其它的类型、认知艾滋病、协助人痴呆,自闭症或其他障碍,影响通信和身体健康。领域的假肢和 FNS 紧密联合与康复机器人。假肢是人工的手、胳膊、腿和脚,穿的是用户取代截肢。弥补越来越将机器人特征。FNS 系统寻求鼓舞了肢体运动弱或瘫痪人们受到电刺激神经和肌肉。FNS 控制系统类似于机器人控制系统,除了执行机构被控制人类的肌肉。另一个相关的字段是技术监测和诊断医疗问题作为一个人 ADLs 执行。这一章是组织根据这个分类。提供背景信息后在世界人口和历史的领域,教派。53.2描述了物理治疗和训练机器人,和教派。53.3 描述了机器人艾滋病对残疾人。53.4节然后评论近年来智能假肢和矫形器,康复机器人技术相关。最后,教派。53.5 概56述了最近的工作,在诊断和监测康复以及其他卫生保健问题。各种领域的康复机器人技术重点不同的用户群体,而是一个共同特征这些数量是,他们有一个残疾。残疾是定义在美国残疾人作为“一个身体或心理障碍,大大限制一个或多个主要的生命活动”。在工业化国家(如日本、美国、加拿大、和欧洲),残疾的发生率有所不同 8%和 20%,差异可能主要是由于定义不同的残疾和报告约定(表 53.1)。年龄是一个残疾的危险因素,低出生率和延长寿命的卫生保健的主导因素老化的人口和一个伴随增加残疾。在中国,人口控制政策的 1970 年代创造了一个缺乏工作经历的成年人来支持经济。这个不成比例的残疾老年人发病率人口明确表示,开发商的康复机器人也将面对用户,为一个人口组,一般有低水平的感觉和运动能力,并有可能受损认知。的紧迫性使进展这个字段是增加符合这些人口的变化。康复机器人技术的历史几乎一样古老,机器人本身,尽管来自非常不同来源。几本书,章节,和报纸被写在了历史的康复机器人在更多的细节比本节53.1,7、8),和众多论文在美国电子和电子工程师协会(IEEE)国际会议在康复机器人还提供更多历史视角的接地。这个年表特别注意以下工作和早期 projectswith 显著的临床和/或商业影响。早期的机器人技术,从 1950 年代后期开始,集中在大机械手代替工人在工厂肮脏的、危险的、不受欢迎的任务。最早的康复机器人来自现场的假肢和矫正术(P&O)。西方大学的案例臂(1960 年代)和牧场洛杉矶朋友金手臂(1970 年代初)(综述53.7)都适更换机械手臂意味着作为动力矫形器53.1。 用户把金臂与一组的舌头操作开关、接头,接头,一个艰巨的控制的手段,端点在 1970 年代中期,该部门退伍军人事务开始资助一个小组应用物理实验室 Seamone 的指导下和施迈瑟式的电脑化安装在一个矫正法一个工作站做日常生活活动(ADL)任务比如喂人,把页面53.9。对于第一次,一个康复机器人有一个命令类型接口,而不只是一个关节关节运动控制器。1970 年代可看到法国斯巴达克斯系统发达,视觉引导下的琼 Vertut,使用高级脊髓损伤的人一样作为脑瘫儿童53.10。这个系统确实不脱离 P&O 场但是由法国原子能委员会(CEA)57使用大型 telemanipulators 核燃料棒处理。其中一个是让用户适应运动损伤可以控制它通过操纵杆对于选择和地点的任务。十年后,研究者之一在斯巴达克斯的项目,Hok Kwee,开始了马努斯项目,专业致力于开发第一轮椅安装机械手设计明确作为一个康复机器人,而不是改编自一个设计另一个领域。然而,在之间,其他几个主要项目是开始。1978 年,斯坦福大学,然后与数十年从美国能源部资助退伍军人事务部,拉里 Leifer 开始职业助理机器人程序,最终在几个临床测试版本的桌面职业助理机器人(DeVAR)53.3,11、12),移动版本,来自其它移动职业助理机器人(MoVAR)53.13,最后专业的职业助理机器人(ProVAR)拥有先进的能力为用户程序的任务吗一个易于使用的浏览器下到市场在 1990 年代早期,多站点的用户测试显示它还过于昂贵的功能它有:ProVAR 发展随之而来,然后继续Machiel Van der 厕所。 所有这些版本为基础在彪马- 260 工业机械手实现鲁棒,安全操作。研究 2006 年转移 VeteransAffairs(VA)在锡拉丘兹,纽约,集成传感和自治功能和探索新的、更具有成本效益的机械手选项。在1980年代中期,从观测的不适合现有的工业、教育和矫正法导出为康复机械手应用,蒂姆琼斯在通用机器智能(后来牛津智能机器,肟)在英国开始集中精力努力提供康复机器人技术社区提供第一主力系统专门设计的从地面为人类服务的任务。超过十年,一系列的系统,从theRTXmodel,被用在许多研究实验室和世界各地的诊所。最广泛的努力使用肟臂是在法国,和一套研究项目,由法国政府和欧洲研究委员会,开始随着机器人帮助残疾人的集成(RAID),然后是主53.15,基于工作站的开发和临床验证辅助系统基于RTX和随后的肟武器。当肟停止建设它的手臂,法国companyAfma机器人53.16接管theMASTERsystem商业化的努力,它继续做今天(2007年)。英国也是这个网站的第一个商用喂养机器人,方便的我,一个便宜的和受欢迎的设备首先设计了迈克超过然后商业化的康复机器人技术公司在1990年代53.17。主要目的是使人与脑瘫达到一定程度的独立在喂养自己,任务环境之后还包括洗过脸和化妆品的应用,需求旺盛的地区发现了它的用户。移动机械手的应用程序的历史开始于1980年代,教育和工业机器人的适应性,实现了提高与58资金的theUSNational残疾andRehabilitationResearch研究所(NIDRR)为康复工程研究中心在康复机器人(RERC)在阿尔弗雷德i杜邦医院从1993年- 1997年在特拉华州。因为它能基金数十个研究在欧洲,最重要的移动机械手项目是马努斯项目53.19前面提到的。与大部分工作的指导下Kwee Hok康复研究和发展中心(随着)在荷兰,这个项目最终以机器人专为轮椅安装,控制通过操纵杆和反馈由一个小型显示在臂本身。这个项目已经导致了许多后续研究项目,以及最重要的是,商业化系统精确动力学BV,在荷兰。它是目前上免费医生处方由荷兰政府限定残疾人如脑瘫或四肢麻痹从脊髓损伤。自主导航系统在电动轮椅也始于1980年代,最初从发展中获益,宝丽来公司为其相机的测距仪使用超声波传感器。他们是廉价的,足够小,直径30毫米,其中有很多可以放置的外围轮椅来援助中程导航(10 - 500厘米)。在1990年代和2000年代早期,随着应用的伺服和激光测距扫描仪,算法更快,更聪明,更少出错导航和避障研究进展在这个部门主导。InKorea,例如,驶入韩国好先进科学技术研究所(KAIST)HumanWelfare机器人中心开始发展韩科院康复工程系统(KARES)行轮椅建立导航系统在1990年代末53.20和NavChair项目在密歇根大学的开始开发线导致商业化火神赫菲斯托斯系统在匹兹堡大学 53.21,22。治疗机器人有一个比辅助机器人研究起步较晚,早期的运动设备如BioDex53.23的第一步可编程,控制力。 认知机器人有一个开始在1980年代早期toaid儿童沟通障碍和物理障碍来达到某种程度的控制他们的物理空间。主要是利用教育的操纵者,几个演示系统的开发。在2000年代早期,科琳娜莱瑟姆Anthrotronix的公司。商业化以使孩子小机器人系统与身体残疾的玩游戏和简单的界面后,小 型 移 动 机 器 人 被 用 于 诊 所 的Dautenhahn克尔集团53.26与儿童自闭症,因为机器人有这样简单的接口,与他们沟通没有出现不能与其他人类一样具有挑战性。2000年代初也看到出现的宠物机器人,如帕罗海豹机器人开发的柴田et al。53.27,作为同伴对于儿童和老年人谁是局限于诊所和有限的应用程序真正陪伴机器人继续增长数随着材59料、控制软件、高鲁棒性和减少大小的传感器和执行器允许设计师尝试新的方式利用机电一体化技术,进一步造福残疾人的。人类的神经肌肉系统的展品usedependent可塑性,也就是说使用改变的性质,包括神经元和肌肉的图案连接,因此其功能-30 - 53.28。神经康复的过程中试图利用这种使用依赖性可塑性为了帮助人们学习如何移动神经肌肉损伤或疾病后。神经康复通常提供由熟练的治疗师,包括物理、职业和言语治疗师。这个过程是费时的,涉及日常,密集的运动manyweeks实践。它也是劳动密集型,需要动手帮助治疗师。对于一些任务,如教学人以可怜的平衡和弱腿走路,他亲手协助要求治疗师有实质性的力量和敏捷性。人类的神经系统表现出usedependent可塑性,也就是说,使用改变神经元和肌肉的特性,包括他们的连接的模式,因而其功能53.28 30 。神经康复的过程中寻求利用这种使用依赖性的可塑性,以帮助人们学习如何神经肌肉损伤或疾病后移动。神经恢复通常是由熟练的治疗师,包括身体上和言语治疗师,职业。此过程是费时的,涉及日常的,密集的运动训练,manyweeks。也正是劳动密集型的,需要从治疗师有帮助。对于一些任务,如不平衡,弱腿走路的人教,他亲手协助要求治疗师有很大的力量和敏捷性。因为神经恢复时间和劳动密集型,近年来医疗保健付款人有限制的治疗量,他们将支付,为了努力控制医疗保健成本。具有讽刺意味的是,在同一时间,已经有越来越多的科学证据表明,更多的治疗可以在某些情况下,增加运动恢复通过使用依赖的可塑性。机器人技术与康复研究者开始认识到在20世纪80年代后期开始,神经康复是自动化的逻辑目标由于其劳动密集型,机械性质,因为回收的数量和金额与重复。机器人可以在较低的成本比人类治疗师提供至少运动治疗的重复部分,使患者接受更多的治疗。自动运动治疗的一大挑战是确定如何优化使用依赖的可塑性。是的,在这一领域的研究人员必须决定什么应该做的机器人与患者自身的运动的尝试,以最大限度地合作提高运动能力。应对这些挑战需要解决的两个关键问题:确定适当的运动任60务(什么运动应患者练习和反馈他们应该接受对他们的表现),并确定在这些运动的任务,一个适当的机械输入模式对患者(什么力量的机器人应该适用于患者的肢体引起的可塑性)。处方的运动任务和机械输入从根本上制约机器人治疗装置的机械和控制系统的设计。有两个主要的障碍,实现大挑战。第一个是一个科学的障碍:无论是最佳的运动任务也不是最佳的机械输入已知。神经康复的科学基础仍然不明确,与学校的思想竞争。大型的,随机对照试验的数量,严格比较不同治疗技术仍然是小的,部分是因为这些试验是昂贵的和难以控制。因此,第一个问题,一个机器人工程师会相遇的时候,打造了一个机器人的治疗设备,仍然有大量的不确定性,究竟应该做的装置。这种不确定性对应一个机会使用机器人的治疗设备的科学工具本身。机器人的治疗设备有可能帮助确定究竟会在运动康复的可塑性,因为它们可以提供很好的控制模式的治疗。他们也可以同时测量,治疗结果。更好地控制治疗的递送和改善患者改善量化评价,往往缺乏在过去的临床试验两个理想的特性。机器人运动的训练设备,最近的工作是领先的,例如,以适应基础计算电机的特性,进而提升策略基于优化的适应方法 53.5,31 。第二个障碍是一个技术:机器人的治疗设备经常作为自己的目标,协助治疗许多机构的自由度(例如,为达到,手臂和躯干、骨盆和腿走)。设备还要求宽动态的带宽,他们可以,例如,一个病人谁是瘫痪的实施所需的运动,但也完全消失,病人恢复。此外,使器件的光可以穿戴是可取的,让病人参与康复在自然的环境中(例如,走在地面或在厨房的柜台工作),甚至在正常的日常生活活动课程。高自由度,可穿戴式的发展,高带宽的外骨骼机器人是机器人学中的一个未解决的问题。人类的神经系统表现出usedependent可塑性,也就是说,使用改变神经元和61肌肉的特性,包括他们的连接的模式,因而其功能53.28 30 。神经康复的过程中寻求利用这种使用依赖性的可塑性,以帮助人们学习如何神经肌肉损伤或疾病后移动。神经恢复通常是由熟练的治疗师,包括身体上和言语治疗师,职业。此过程是费时的,涉及日常的,密集的运动训练,manyweeks。也正是劳动密集型的,需要从治疗师有帮助。对于一些任务,如不平衡,弱腿走路的人教,他亲手协助要求治疗师有很大的力量和敏捷性。因为神经恢复时间和劳动密集型,近年来医疗保健付款人有限制的治疗量,他们将支付,为了努力控制医疗保健成本。具有讽刺意味的是,在同一时间,已经有越来越多的科学证据表明,更多的治疗可以在某些情况下,增加运动恢复通过使用依赖的可塑性。机器人技术与康复研究者开始认识到在20世纪80年代后期开始,神经康复是自动化的逻辑目标由于其劳动密集型,机械性质,因为回收的数量和金额与重复。机器人可以在较低的成本比人类治疗师提供至少运动治疗的重复部分,使患者接受更多的治疗。自动运动治疗的一大挑战是确定如何优化使用依赖的可塑性。是的,在这一领域的研究人员必须决定什么应该做的机器人与患者自身的运动的尝试,以最大限度地合作提高运动能力。应对这些挑战需要解决的两个关键问题:确定适当的运动任务(什么运动应患者练习和反馈他们应该接受对他们的表现),并确定在这些运动的任务,一个适当的机械输入模式对患者(什么力量的机器人应该适用于患者的肢体引起的可塑性)。处方的运动任务和机械输入从根本上制约机器人治疗装置的机械和控制系统的设计。有两个主要的障碍,实现大挑战。第一个是一个科学的障碍:无论是最佳的运动任务也不是最佳的机械输入已知。神经康复的科学基础仍然不明确,与学校的思想竞争。大型的,随机对照试验的数量,严格比较不同治疗技术仍然是小的,部分是因为这些试验是昂贵的和难以控制。因此,第一个问题,一个机器人工程师会相遇的时候,打造了一个机器人的治疗设备,仍然有大量的不确定性,究竟应该做的装置。这种不确定性对应一个机会使用机器人的治疗设备的科学工具本身。机器人的治疗设备有可能帮助确定究竟会在运动康复的可塑性,因为它们可以提供很好的控制模式的治疗。他们也可以同时测量,治疗结果。更好地控制治疗的递送和改善患者改善量化评价,往往缺乏在过去的62临床试验两个理想的特性。机器人运动的训练设备,最近的工作是领先的,例如,以适应基础计算电机的特性,进而提升策略基于优化的适应。翻译原文The field of rehabilitation robotics develops roboticsystems that assist persons whohave a disabilitywith necessary activities, or that provide therapyfor persons seekingto improve physical or cognitivefunction. This chapter will discuss both ofthesedomains and provide descriptions of the majorachievements of the field over its shorthistory.Specifically, after providing background informationon world demographics(Sect. 53.1.2) and thehistory (Sect. 53.1.3) of the field, Sect.53.2 describesphysicaltherapy and training robots, andSect. 53.3 describes robotic aids for peoplewithdisabilities. Section 53.4 then briefly discusses recentadvances in smartprostheses and orthosesthat are related to rehabilitation robotics. Finally,Sect. 53.5provides an overview of recent work indiagnosis and monitoring for rehabilitation aswellas other health-care issues. At the conclusion ofthis chapter, the reader will befamiliar with thehistory of rehabilitation robotics and its primaryaccomplishments,and will understand the challengesthe field faces in the future as it seeks toimprovehealth care and the well-being of personswith disabilities. In this chapter, we willdescribean application of robotics that may in the futuretouch many of us in anacutely personal way.When we become unable to interact physically withour immediate environment as wedesire in order toachieve our personal goals through injury or disease, orwhen one ofour family members, friends or neighborsis in this situation, we seektechnology-based solutionsto assist us in relearning how to complete our activi-ties ofdaily living (ADLs), or to assist us in actuallydoing them if we are unable to relearn.While humantherapists and attendants can indeed provide thetypes of assistancerequired, the projected short-termdemographics of China, Japan, and theScandinaviancountries show a growing shortage of working-ageadults. Age-related63disabilities will soon dominate theservice sector job market, put many older anddisabledpeople at risk, and increase the need for institutionalizationwhen there is noviable home-based solution.National programs to develop personal robots,robotictherapy, smart prostheses, smart beds, smart homes,and tele-rehabilitationservices have accelerated in thepast ten years and will need to continue apace withtheever-increasing ability of health care to allow people tolive longer through therepression of disease and improvementsin surgical and medicationinterventions.Rehabilitation robotics, although only a 40-year-old discipline53.13,is projected to grow quickly in thecoming decades.The field of rehabilitation robotics is generally dividedinto the categories of therapyand assistance robots. Inaddition, rehabilitation robotics includes aspects ofartificiallimb (prosthetics) development, functional neuralstimulation, (FNS) andtechnology for the diagnosis andmonitoring of people during ADLs.Therapy robotsgenerally have at least two mainusers simultaneously, the person with a disabilitywhois receiving the therapy and the therapist who sets upand monitors the interactionwith the robot. Types oftherapy that have benefited from robotic assistance areupper-and lower-extremity movement therapy, enablingcommunication for children withautism, and enablingexploration (education) for children with cerebral palsyCP) orother developmental disabilities.A robot may bea good alternative to a physical oroccupational therapistfor the actual hands-on intervention for several reasons:(1) onceproperly set up, an automated exercise machinecan consistently apply therapy overlong periods of timewithout tiring; (2) the robots sensors can measure theworkperformed by the patient and quantify, to an extentperhaps not yet measurable byclinical scales, any recoveryof function that may have occurred, which maybe highlymotivating for a person to continue with thetherapy; and (3) the robot may be able toengage thepatient in types of therapy exercises that a therapist cannotdo, such asmagnifying movement errors to provokeadaptation 53.4, 5.Assistive robots are generally grouped accordingto whether they focus on64manipulation, mobility,or cognition. Manipulation aids are further classifiedintofixed-platform, portable-platform, and mobileautonomous types. Fixed-platformrobots perform functionsin the kitchen, on the desktop, or by the bed.Portable typesare manipulator arms attached to an electricwheelchair to hold and move objects andto interact with other devices and equipment, as in opening a door.Mobile autonomousrobots can be controlled by voice or other means to carry out manipulation and othererrands in the home or workplace. Mobility aids are divided into electricwheelchairs with navigation systems and mobile robots that act as smart, motorizedwalkers, allowing people with mobility impairments to lean on them to prevent fallsand provide stability. The thirdmain type, cognitive aids, assist people who havedementia autism or other disorders that affect communication and physicalwell-being.The fields of prosthetics and FNS are closely alliedwith rehabilitationrobotics. Prostheses are artificial hands, arms, legs, and feet that are worn by the userto replace amputated limbs. Prostheses are increasingly incorporating robotic features.FNS systems seek to reanimate the limb movements of weak or paralyzed people byelectrically stimulating nerve and muscle. FNS control systems are analogous torobotic control ystems, except that the actuators being controlled are human muscles.Another related field is technology for monitoring and diagnosing health care issuesas a person performs ADLs. The chapter is organized according to this taxonomy.After providing background information on world demographics (Sect. 53.1.2) andthe history (Sect. 53.1.3) of the field, Sect. 53.2 describes physical therapy andtraining robots, and Sect. 53.3 describes robotic aids for people with disabilities.Section 53.4 then review recent advances in smart prostheses and orthoses tha arerelated to rehabilitation robotics. Finally, Sect. 53.5 provides an overview of recentwork in diagnosis an monitoring for rehabilitation as well as other health car ssues.The various areas of rehabilitation robotics focus on different user populations, but acommon characteristic of these populations is that they have a disability. Disability isdefined in the Americans with Disabilities Act as “a physical or mental impairment65that substantially limits one or more of the major life activities.”In the industrialized countries (e.g., Japan, US, Canada,and Europe), the incidence ofdisability varies between8% and 20%, with differences likely due primarily tovaryingdefinitions of disability and reporting conventions(Table 53.1). Age is a risk factor fordisability, andlower birth rates and life-extending health care are thedominant factorscontributing to the aging of the populationand a concomitant rise in disability. InChina,the population control policies of the 1970s have createda lack ofworking-ageadults to support the economy. Thedisproportionate incidence of disability in theelderlypopulation makes it clear that developers of rehabilitationrobotics will also befaced with users who, asa demographic group, generally have lower levels ofsensoryand motor capability, and may have impairecognition as well. The urgency of makingadvances inthis field is increasing in line with these demographic changes.The historyof rehabilitation robotics is almost as old asthat of robotics itself, although emanatingfrom very differentsources. Several books, chapters, and papers havebeen written onthe history of rehabilitation robotics inmore detail than this section 53.1, 7, 8, andnumerouspapers in the proceedings of the Institute of Electrical and ElectronicsEngineers (IEEE) International Conference on Rehabilitation Robotics also providemore grounding for historical perspective. The chronology below pays particularattention to early work and to projectswith notable clinical and/or commercial impact.Early robotics, starting in the late 1950s, focused on large manipulators to replaceworkers in factories for dirty, dangerous, and undesirable tasks. The earliestrehabilitation robots came from the field of prosthetics and orthotics (P&O). The CaseWestern University arm (1960s) and the Rancho Los Amigos Golden Arm(early 1970s)(reviewed in 53.7) were both adaptations of replacement mechanical arms meant aspowered orthoses 53.1. The user drove the Golden Arm with a set oftongue-operated switches, joint-by-joint, an arduous means of endpoint control. In themid 1970s, the Department of Veterans Affairs began funding a group at the AppliedPhysics Lab under the guidance of Seamone and Schmeisser to computerize an66orthosis mounted on a workstation to do activities of daily living (ADL) tasks such asfeeding a person and turning pages 53.9. For the first time, a rehabilitation robot hada command-type interface, not just a joint-by-joint motion controller. The 1970salso saw the French Spartacus system being developed, guided by the vision of JeanVertut, for use by people with high-level spinal cord injury as well as children withcerebral palsy 53.10. This system did not emerge from the P&O field but wasdeveloped by the French Atomic Energy Commission (CEA), which used largetelemanipulators for nuclear fuel rod handling. One of these was adapted so thatpeople with movement impairment could control it using a joystick for pick-and-placetasks. A decade later, one of the researchers on the Spartacus project,Hok Kwee,began the MANUS project, a dedicated effort to develop the first wheelchair-mountedmanipulator designed expressly as rehabilitation robot, not adapted from a designfrom another field. However, in between, several other major programs were begun.In 1978, at Stanford University, and then with decades-long funding from the USDepartment of Veterans Affairs, Larry Leifer started the vocational assistant robotprogram, culminating in several clinically tested versions of the desktop vocationalassistant robot (DeVAR) 53.3,11,12, amobile version, themobile vocational assistantrobot (MoVAR) 53.13, and finally the professional vocational assistant robot(ProVAR), which had the advanced ability for the user to program tasks in aneasy-to-use browser-type environment 53.14. This step was made since, althoughDeVAR made it briefly onto the market in the early 1990s, multisite user testingrevealed it was still too costly for the functionality it had: ProVAR developmentensued, then continued by Machiel Van der Loos. All these versions were based on thePuma-260 industrial manipulator to achieve robust, safe operation. Research shifted in2006 to the VeteransAffairs (VA) in Syracuse, NY, to integrate sensing andautonomous features and explore new, more cost-effective manipulator options.In the mid 1980s, from observations on the unsuitability of existing industrial,educational, and orthosis-derived manipulators for rehabilitation applications, Tim67Jones at Universal Machine Intelligence (later Oxford Intelligent Machines, OxIM) inthe UK began an intensive effort to provide the rehabilitation robotics communitywith its first workhorse system specially designed from the ground up for humanservice tasks. Over ten years, a series of systems, starting with theRTXmodel, wereused in numerous research labs and clinics around the world. The most extensiveeffort to use the OxIM arm was in France, and a suite of research projects, funded bythe French government and the European Research Commission, starting as the robotfor assisting the integration of the disabled (RAID), then as MASTER 53.15,developed and clinically tested workstation-based assistive systems based on the RTXand subsequent OxIM arms. When OxIM ceased building its arms, the FrenchcompanyAfma Robotics 53.16took over efforts to commercializetheMASTERsystem, which it continues to do today
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