现今的中国，60岁以上的老年人口已经超过2.5亿，占总人口的比重超过17%，而80后90后这代人普遍接受的是“只生一个好”的计划生育理念，大多数家庭都只有一个孩子，少子化趋势明显。

前段时间有个数据曾经一度刷屏：2019年新生儿数量预计在1100万左右，虽然正式数据还没有公布，但以预测的数据来看，去年的新生儿数量相比前几年大幅下降，从人口统计学角度来看，少子化是未来一段时间内的趋势，越来越少的年轻人和越来越多的老年人给整个中国社会的持续发展带来巨大的挑战。在未来的中国，面向老龄化趋势的一些行业将得到极大的发展，机器人、养老、医疗产业无疑是最突出的几个风口。

康复机器人能干的事儿还挺多

康复医学是与预防医学、临床医学、保健医学并列的第四类医学，是一门以消除和减轻人的功能障碍，弥补和重建人的功能缺失，设法改善和提高人的各方面功能的医学学科，也就是功能障碍的预防、诊断、评估、治疗、训练和处理的医学学科，是现代医学“预防、临床治疗、康复”三位一体的重要组成部分。

康复机器人是医疗机器人的一种（医疗机器人另外还有手术机器人、诊断机器人等），是能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人体的某些功能，从而在康复医疗过程中发挥作用的机器人。

康复机器人按照用途，可以分为辅助替代型和训练治疗型两大类。其中，辅助替代型机器人通过辅助或直接代替患肢来帮助使用者完成日常活动，比如行走、站立、进食、工作等等，提高其就业或生活能力。而训练治疗机器人则主要应用在脑卒中、偏瘫患者的康复治疗过程中，帮助患者进行运动训练。

脑卒中患者失去一部分运动能力的原因是控制这部分运动的脑部神经系统损伤，利用人脑的神经重塑机制，康复机器人可以辅助采用一些训练策略，在人脑中的一些不同于受损部位的区域训练出补偿的神经控制功能，实现患者运动能力的训练恢复，有一些训练治疗型机器人还具有一定的诊断功能。

与传统训练方式相比，机器人参与的运动训练具有几个明显的优势：良好的重复性，精确的控制力，客观的、可量化的评估标准等。机器人可提供高强度的、任务导向型的训练，这对患者的运动学习十分有效。

康复机器人在康复训练过程中的控制策略包括：辅助策略、挑战策略、触觉刺激策略、教练策略等。辅助策略是在患肢运动过程中给予辅助，帮助患肢完成训练任务；挑战策略与之相反，对训练设置障碍和挑战，如设置阻力，要求特殊发力模式，或放大错误动作等；触觉刺激策略是在虚拟空间中模拟训练日常活动任务，具有灵活、方便、丰富有趣、安全等优势；教练策略中机器人不与患肢产生直接接触，而是通过教练的方式鼓励病患，促进其进行运动学习。

康复机器人的出现极大地降低了康复师的工作量，提高了康复师的治疗效率，并能促进患者的主动参与、客观评价康复训练的强度、时间和效果，使康复治疗更加系统化和规范化。相比于手术机器人等，康复机器人的技术要求相对较低，在人工智能技术的推动下，将迎来更为迅速的变革与迭代，为患者提供更好的服务。

通过重心位置预估机器人状态

近日丰桥工业大学机械工程系的助理教授Mizuki Takeda领导的研究小组，成功开发出一项应用在康复机器人领域的技术，该技术利用机器学习为根据用户状态进行操作的机器人生成训练数据。目前这项研究成果已经在《IEEE Access》期刊上发表，未来有望在康复机器人应用场景下出现。

目前机器学习已经被广泛应用于估计机器人的状态。然而，传统方法通常需要大量与机器人运动相关的训练数据，而缺乏有效数据支撑的实验结果会导致机器人运动算法不精确，进而对康复对象产生不可逆的伤害，但目前来看，样本量不足且需要耗费大量时间，是限制机器人的主要问题。

现在，研究小组有了新的方法，它采用了一种全新的模式，无需对用户的动作进行详细分析，却能够准确估计机器人的状态，这一突破性方法为机器人技术带来了全新的思路。

目前康复机器人越来越多地出现在商用场景当中，站立与行走等任务成为康复机器人的研究方向，特别是老年人肌无力成为常见问题的情况下，使用康复机器人可以更好地在日常生活当中对它们提供有力的帮助，为了自动执行这些辅助任务，机器人需要准确地估计老年人的姿势状态，并根据需要提供相应的支持。这就要求机器人能够实时了解用户的状态，以便及时做出反应。

该研究团队采用了一种创新性的计算机算法，通过预估使用者的重心候选位置来实现这一目标，同时利用机器学习技术，使机器人能够智能地响应用户的需求，这一方法的特点在于，它使用了人体链接模型，而不需要详细分析用户的动作。

这个链接模型是一个简单的人体模拟，具有刚性连接和旋转关节，能够模拟各种状态下的人体位置，包括坐姿、站姿以及异常状态，从而机器人生成训练数据提供了更加可行的方案。经过试验证实，康复机器人能够根据这些训练数据学习，准确估计用户的状态，并且在检测到异常情况时，能够停止当前动作并帮助用户恢复到正常状态。这项创新技术有望为护理机器人领域带来重大突破，改善老年人的生活质量。

老龄化背景下康复机器人前景无限

康复机器人，是辅助人体完成肢体动作，实现助残行走、康复治疗、负重行走、减轻劳动强度等功能的一种医用机器人。康复机器人可被认为是一种特殊环境下的 可穿戴设备。

作为医疗机器人的一个重要分支，康复机器人的研究贯穿了康复医学、生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域，已经成为了国际机器人领域的一个研究热点。目前，康复机器人已经广泛地应用到康复护理、假肢和康复治疗等方面。

按照《上海康复机器人路线图研究报告》的分类，康复机器人按功能康复方式分类，可以分为功能替代型、功能辅助型、功能恢复型、以及功能恢复与辅助复合型等四种类别。美国市场调研机构 WinterGreen Research在2015年3月份发表报告称，康复机器人市场规模则由 2014 年的 2.2 亿美元增长到 2021年的32亿美元， 预期年均复合增长率为 46.6%。

相对较为固定的临床康复设备，康复机器人能够直接帮助残疾人或老年人直立行走，体验之前几乎不可能完成的动作，还可以帮助健康人(如士兵) 移动速度更快，负载更多。

未来，我国康复市场规模达百亿，成长空间巨大。假设未来我国二级以上综合医院的康复医学科建设完全，预测未来二级以上医院康复医学科数量近1万所，这里还不包括社区等康复机构。考虑到康复设备单价在数十万至数百万元之间，即使一所康复医学科配备一台设备，市场空间将达到数百亿元，成长空间巨大。目前，国内肢体残疾基数高及老龄化，康复机器人供需缺口巨大。

肢体残疾主要由骨关节病、脊髓损伤和脑血管疾病等造成。康复机器人面向的康复患者主要为：脑卒中(50%)，脊髓损伤(10%)，骨折后遗症(40%)。同时，人口老龄化增加了致残几率和残疾人的数量，残疾人年龄结构呈倒金字塔型，年龄越大，比重越高。

老年人由于生理机能衰退，脑血管疾病、骨关节病、痴呆等发病率和致残几率增高。我国已步入老龄化进程，老年人口占比不断攀升。最新一次人口普查数据显示，65岁及以上人口为19064万人，占到总人口数的13.50%。肢体残疾的主要由骨关节病、脊髓损伤和脑血管疾病等造成。随着年龄的增长，老年人由于骨关节、脑卒中等患病风险加大。由此可见，康复机器人的主要目标群体定位于肢体残疾和老年人。由于缺乏工作能力，肢体残疾人群和老年人群的收入水平与消费能力，远低于普通家庭。因而，他们对于高性价比的康复机器人，有着更为强烈的需求。

文章来源： 机器人大讲堂，梦涵说事，华南机器人研究院