智能康复装备在动力重建与运动控制中的新方向

在高端装备制造与智能制造不断迭代的背景下，康复工程正成为新兴产业中增长较快、创新密集的技术方向之一。随着全球老龄化加速与神经损伤相关疾病持续增加，对具备智能化、自主化与系统化能力的康复装备需求愈发迫切。近年来，来自学术界与产业界的多个技术突破逐步显现出康复装备从单一机械装置向综合智能系统发展的趋势。

韩国延世大学团队发布的功能性电刺激（FES）机器人骑行系统与法国外骨骼机器人公司Wandercraft的Atalante X获得FDA扩适应症批准，正是这一大趋势的代表性进展。尽管二者在技术路线与实施方式上不同，但均体现出康复机器人由“辅助动作”向“运动控制重建”转变的共性方向。

一、传统康复装备的局限与智能化提升路径

长期以来，康复器械往往以被动训练或机械助力为主要形式。这类装置可在早期帮助患者进行基础运动刺激，但在协调训练、神经可塑性促进或复杂步态恢复方面仍较为有限。尤其在脊髓损伤、中风、帕金森病、多发性硬化症等人群中，恢复并非完全依赖机械带动，而是更需要人体自身的参与与控制。因此，新一代康复装备更多聚焦在两个核心方向：1.提升人体主动参与程度——让患者自身肌肉或残余神经回路参与运动过程；2.重构全身协调链条——通过智能控制实现自然、安全且稳定的动态运动。FES系统与自平衡外骨骼正是在这两个方向上呈现出清晰趋势。

二、FES 机器人系统：以人体肌肉为动力的主动训练平台

FES技术的关键理念在于，通过电信号激活瘫痪肌肉，使人体重新成为运动的主要动力源。韩国延世大学BeAGain课题组提出的FES机器人骑行系统，将柔性可穿戴电极、全身调控机制及智能刺激算法结合，形成了一套较完整的运动控制平台。

1. 以肌肉主动发力为中心的思路

不同于传统被动装置依赖外部电机驱动，FES 技术强调由人体肌肉提供动力。通过精准刺激肌群，可以：促进肌肉质量恢复；改善血液循环；提升神经通路的可塑性；增强长期运动能力。这使康复过程不仅是机械带动，更是人体主动参与的过程。

2. 实现全身参与的协调训练

BeAGain课题组的系统采用多模块协同方式，包括：柔性电极PulseSuit；力同步手柄（用于监测上肢参与度）；骨盆旋转座椅（用于姿态稳定）；传感踝靴（用于捕捉足踝与地面的交互）。结合智能控制器，系统能够依据实时状态调整刺激与运动节奏，使骑行训练呈现出较自然的全身参与效果。

3. 长周期训练与运动能力改善

在长期实验中，研究团队观察到肌肉质量、运动姿态与体能指标均有不同程度改善。这类结果对康复装备的临床价值评估具有积极意义。同时，该系统辅助选手在国际康复机器人竞赛中取得优异成绩，也从侧面展示了其可靠性与应用潜力。

整体来看，FES机器人骑行系统展现了柔性材料、肌肉分析算法与智能控制在康复训练领域的融合，并为未来主动式可穿戴康复装备的发展提供了参考。

三、自平衡外骨骼：以动态控制为核心的步态重建系统

外骨骼机器人是康复装备领域的重要分支。其挑战不在于“让结构动起来”，而在于“让结构与人体一起保持平衡并自然行走”。这一点对于上肢力量较弱、躯干控制受限的患者尤为关键。

法国Wandercraft的Atalante X在平衡控制方面具备一定代表性，其最近获得的FDA扩适应症使其覆盖更广泛脊髓损伤节段，并包括部分多发性硬化症人群。

1. 扩适应症背后的技术成熟度

此次批准不仅意味着更多患者可以使用，也反映出监管方对动态平衡外骨骼这一康复路径的认可。在欧洲CE扩展批准之后再获美国FDA扩展，显示了产品在安全性、可控性与可靠性方面的整体成熟。

2. 三项核心技术构成动态平衡能力

Atalante X 的系统架构主要包含：十二自由度驱动系统——实现髋、膝、踝的精准运动控制；惯性传感器阵列——实时感知人体重心与姿态变化；AI 步态预测算法——根据用户状态调整输出力矩。这种“预测式平衡”使外骨骼能够主动调整动作，而无需借助拐杖维持稳定，从而让更多上肢力量薄弱的患者参与站立与步行训练。

3. 康复模式从“代替行走”转向“重建控制”

Atalante X的另一特点在于其个体化调整能力。系统能够根据患者的步幅、速度与疲劳情况动态更新控制策略，使训练逐步从机械带动转向更接近人体自然步态的模式。其在全球百余家康复机构应用，并支持累计高频训练，也反映出其在规模化使用方面的可行性。

四、两类系统的共性趋势：康复装备正在系统化

虽然FES系统与外骨骼机器人分别采用“肌肉驱动”与“机械驱动”的不同路线，但在整体趋势上呈现出共性。

1. 强调主动参与与自然运动：无论是FES的肌肉发力，还是外骨骼的自平衡控制，核心目标都是让运动更接近人体自然模式，而非完全依赖机械代偿。

2. 重视全身运动链条的协调性：新一代装备从局部训练扩展至全身协同，体现出对人体运动系统整体性的关注。

3. 依赖传感器与智能算法构建闭环控制：两类系统均以传感器采集、模型分析与算法决策为基础，使康复过程更加动态、适应性更强。

这类趋势显示康复机器人正逐步从单一产品向“系统平台”演进。

五、结语

FES机器人系统与自平衡外骨骼的最新进展，表明智能制造技术正加速推动康复工程从设备辅助迈向系统化、智能化、主动化的全新阶段。尽管未来仍面临工程、成本、临床适配等多方面挑战，但这些技术已展示出改善运动能力、提升生活质量与扩大康复选择的积极潜力。随着更多技术融合与跨领域协作的推进，智能康复装备有望在高端装备制造体系中占据日益重要的地位，为患者与老年群体带来更多可能性。

参考文献

1. Lee SR, Lim H, Shin D. Team BeAGain's journey toward Cybathlon 2024 and holistic mobility with a robotic rehabilitation bicycle. Sci Robot. [2025-10-29]. doi: 10.1126/scirobotics.aeb2655.

2. Wandercraft Gains Second FDA Indication Extension for Atalante X in Less Than Two Years, Extending Advanced Robotic Rehabilitation for More Patients with Severe Mobility Loss[EB/OL]. [2025-11-03](2025-11-13). https://www.wandercraft.eu/articles/fda-extension-for-atalante-x