作品名稱：面向腦卒中患者上肢康復的智能輪椅
學校名稱：哈爾濱工業大學
參賽隊伍：HIT-Explorer
參賽學生：傅彥博 劉晟凱 黃之冠
指導老師：張福海
腦卒中是人類生活中常見的腦血管疾病，其高發病率、高致死性和高致殘性會對患者及其家庭帶來巨大的災難，當前我國每年新增腦卒中患者約200萬人，患者通常上肢和下肢都存在功能障礙，無法正常地活動，需要進行日常生活的輔助和康復治療。我們的作品是一個集合了全方位自由移動輪椅與外骨骼式康復機械臂的創新型康復機器人，主要用于腦卒中患者的日常生活輔助與康復治療。
我們的康復裝置轉載在一個全方位移動輪椅上，其裝配有驅動電機、差速器和減速器，能在平穩運動的基礎上，自由地實現前進、后退和轉向等動作，使其配合機械臂可以對患者的日常抓握和移動起到良好的輔助作用。
機械臂的重量對患者的康復及使用的舒適感都有很大的影響，為了減輕機械臂的重量，我們采用了繩索驅動的方式代替了原有冗余的機械驅動結構，同時機械臂的外殼運用高強度低密度的剛性材料，這樣不僅節省材料，降低成本，同時也避免了傳統機械臂結構笨重、穿戴不舒適等問題，幫助患者更好地進行康復訓練。在對機器人整體結構設計時我們將手臂部分的電機下置于輪椅的底部，降低了整體結構的重心，增強了結構的穩定性同時相比傳統機械手臂減小了該部分的負擔，做功變少，續航性明顯增強。
在對人體康復研究的調查中我們發現多個關節共同協作所帶來的康復效果更佳，而傳統康復裝置大多都只針對手臂，對此我們進行了手臂—手指多關節協作式康復的創新設計。同時，我們也根據人手抓握動作中各個手指的關節轉動配合設計了每根外骨骼手指各關節之間的耦合運動模式，使其能達到更好的康復效果。
我們的智能輪椅的人機交互機制為腦機連接，首先傳感器接收患者腦部的神經沖動，通過處理系統分析信號模擬患者肢體的運動軌跡仿真，然后控制系統根據模擬結果控制各個電機，讓輪椅機構配合患者做出相應的動作。這樣的交互機制幾乎適用于所有由腦卒中導致的偏癱患者，對于完全無法控制肢體肌肉的患者，輪椅裝置將會提供足夠的動力完成動作，通過長期的練習，腦部將會形成神經回路記憶，甚至重建大腦與肌肉細胞的神經連接；對于輕度肌無力患者，裝置將會配合患者肌肉力量適度減小驅動力，在穩定肢體動作的同時起到康復的作用。
我們設計的智能輪椅以外骨骼式機械裝置加上多個模塊的有機組合實現了針對腦卒中導致的偏癱后遺癥的康復治療，這樣的機構設計不僅在康復治療上有用，在工程、軍事等方面也有很廣闊的應用前景。在將來，我們的裝置可能會脫離輪椅載體，外骨骼機械可能會覆蓋全身，隨著科技的發展與研究的深入，這樣的裝置將會實現更多的功能，在越來越多的領域發揮作用。
