中风后，康复设施通过重复性有意义的协调性运动，使用物理疗法以辅助病人重新学习丧失的运动功能。如果设施资源不足，将会导致病人不能花费足够的时间来接受康复活动，这可能潜在地限制恢复的程度。机器人康复系统可以辅助传统的治疗服务，以增加康复的强度和频率。

机器人设计

   智能化气动手臂运动(iPAM)是一个双机器人系统，旨在向由于中风而导致上肢运动残障的病人提供重复的运动治疗。 iPAM由两个气动性动力机器人组成，以三个驱动转动关节为特点，在笛卡儿（Cartesian）空间上控制机器人的执行终端。当方便运动时，该机器人依附在上肢的方式类似于治疗师支撑手臂的方式：一个机器人依附在靠近手腕前臂附近，另一个机器人依附在上臂中间。

   矫形器能够支撑手臂，其特点为三个被动转动自由度(DOF)，以确保肢体始终舒适地与机器人保持一致。物理治疗师通过机器人末梢部分来引导肢体运动治疗，并记录运动情况。该系统记录了应用于手臂的力度和机器人关节的运动情况。然后该运动可以被iPAM系统重放，在整个运动期间以辅助病人所需（如图1）。iPAM系统所提供的辅助程度可以由物理治疗师调整。

控制系统

  iPAM机器人必须主动地提供动力以辅助人类手臂运动。因此，机器人有效地协调性工作是至关重要的，因为肢体错位或过度用力可能会导致肢体的疼痛或受伤。为了做到这一点，我们开发了新型控制方案，该方案围绕对人类关节的自由度进行操作，而不是机器人笛卡尔末端。我们将人类手臂简化为六个DOF模型，对应肩膀上的五个DOF (两个转换和三个旋转)和肘部一个DOF。由于每个机器人可以控制三个DOF，因此两个机器人约束上肢的六个DOF是可能的。

人类关节角度不是由iPAM系统直接测量的，因此是采用人类手臂模型的直接逆运动学公式，根据手臂的已知运动数据和机器人相对依附点的位置进行估计的。该公式无法应对来自软组织接口(皮肤、肌肉和矫形填充)的固有测量误差和肩关节运动奇点。

   然而，我们使用雅可比（Jacobian）转置方法开发了一个新的迭代公式，其基于手臂前向运动学，更易于估计。重要的是，该方法考虑到了测量误差和运动学奇点。为了提供准确的手臂位置估计，在控制循环的每次迭代中，以500Hz频率对前向运动学的50次迭代进行处理。这对实时控制器提出了大量计算能力的要求，以及确定的实时性要求，使其拥有高确定性。