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专辑导读
医疗机器人是医学与工程思维的交叉、融合与渗透，是前沿多学科基础研究、人才培养与机器人产业的重要方向。保障人民生命健康是满足人民美好生活需要的根本，医疗机器人已成为实现“面向人民生命健康”科技创新的重要途径。
近年来，机器人与人工智能等技术迅猛发展，以手术、康复为代表的医疗机器人，其包含诊、治与康复等全流程医疗环节，已成为智能机器人领域的热点方向为了探讨和分享这一领域的学术前沿和已有成果,《机械工程学报》编辑部特邀南开大学韩建达教授、中国科学院自动化所侯增广研究员、北京科技大学张建华教授担任客座编辑，共同策划出版“面向人民生命健康的机器人技术”专栏，广邀本领域专家学者结合自身科研实践，介绍最新研究进展、总结学科发展脉络及面临的挑战，在广泛开展学术交流，促进科研成果传播的同时，吸引更多的青年科学工作者参与，不断推动机器人领域发展。专栏共收录论文13篇，本期推送后6篇。专栏已于《机械工程学报》2024年17期正式出版。
客座专家团队
韩建达，长期从事机器人学与机器人系统方面研究工作，主持十多项国家重大、重点科研项目，在地面移动、飞行、医疗康复机器人等方向开展了有特色的研究工作。曾领导创建机器人学国家重点实验室并任常务副主任（2007-2017），2007年率队在南极成功开展冰雪面移动机器人实地试验，这是我国机器人首次登陆南极，开创了机器人用于南极科考的新领域。目前主要研究方向包括两方面:
侯增广，中国科学院自动化研究所研究员，复杂系统管理与控制国家重点实验室副主任，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心“核心骨干”，中国科学院人工智能创新研究院“2035创新团队”医疗机器人集群负责人，IEEE Fellow。分别和瑞士苏黎世联邦理工(ETH)、新西兰奥克兰理工大学(AUT)、英国伯恩茅斯大学(Bournemouth University)、香港中文大学等联合承担了国家基金委、科技部、欧盟国际合作项目。和中国康复研究中心、国家康复辅具研究中心、北京协和医院、天坛医院、宣武医院、上海华东医院、华山医院等开展了医工交叉领域的合作研究。已发表学术论文100余篇、获得授权发明专利30余项，获国家自然科学二等奖、北京市自然科学一等奖、杨家墀科技奖、人工智能学会吴文俊自然科学一等奖、CAA技术发明一等奖、中国科学院优秀导师奖、朱李月华优秀教师奖、IEEE神经网络汇刊最佳论文奖(IEEE Trans on Neural Networks Outstanding Paper Award)、亚太神经网络学会(APNNS)杰出贡献奖(Outstanding Achievement Award)等。
张建华，北京科技大学机械工程学院机械电子工程系主任，教授，博士生导师。长期从事医疗康复及特种机器人研究，任“十四五”国家重点研发计划“智能机器人”专项专家委员会委员、科技部重点领域“智能机器人工程服役关键技术”创新团队负责人、国家重点研发计划项目首席科学家，北京科技大学“智能机器人”创新研究院院长、国家工程技术研究中心“先进装备”核心成员。
01
一种人机共融的手指外骨骼机器人设计与验证
引用格式: 于金须, 闫建华, 王孝冉, 张立杰, 谢平, 李永泉. 一种人机共融的手指外骨骼机器人设计与验证[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 102-110.
论文亮点：
现有手指外骨骼机器人问题：传统的手指外骨骼机器人主要关注远指关节的末端轨迹，忽略了掌指关节和指间关节的末端轨迹，导致无法保证手指自然屈伸，存在舒适性和安全性问题；
人机共融设计方法：提出基于人机共融外骨骼机构的设计方法，通过建立人机构型约束方程，并结合指关节关联性函数，采用粒子群算法优化尺度参数，从而设计出与手指共融的外骨骼机器人；
实验验证与效果：通过自适应角度采集设备进行实验，仿真分析及实际样机搭建，结果表明机器人样机能够良好地拟合三关节末端轨迹，验证了人机共融设计方法的有效性。
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阅读全文：http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2024.17.102
02
面向多关节训练的并联柔索驱动下肢康复机器人设计与分析
引用格式: 张禹泽, 赵竞夫, 赵振伟, 康荣杰, 戴建生, 宋智斌. 面向多关节训练的并联柔索驱动下肢康复机器人设计与分析[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 111-122.
论文亮点：
下肢康复机器人面临的挑战：现有下肢康复机器人存在在人机交互、训练方式和经济性等方面的局限性，无法满足快速增长的康复需求；
并联柔索驱动下肢康复机器人设计：提出了一种新型的并联柔索驱动下肢康复机器人，采用四根柔索实现对使用者下肢的大范围被动训练，能够更好地适应不同使用者的需求；
自主位置辨识与适应性调整：通过建立运动学和静力学模型，提出了一种无需外部设备的使用者位置自主辨识方法，并基于位置辨识进行康复训练参数的适应性调整，实验验证了其可行性和准确性。
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03
并联腕康复机器人的设计与运动学性能评价
引用格式: 张雷雨, 常雅威, 俞振东, 于洋, 李剑锋, 张斐然. 并联腕康复机器人的设计与运动学性能评价[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 123-132.
论文亮点：
脑卒中患者康复需求与挑战：脑卒中患者数量急剧增加，尤其手功能丧失对患者生活质量的严重影响，给社会经济带来巨大的负担，迫切需要有效的康复设备来提高患者的生活质量；
并联腕康复机器人设计：研发了一种人-机-环境高度融合的并联腕康复机器人，采用定制直线推杆，具备良好的穿戴舒适性、承载性和高精度运动能力，能够适应腕关节运动轴线错位，提供精确的康复训练；
运动学分析与性能验证：通过建立并联腕康复机构的运动学模型，进行可操作度、灵巧性、刚度分析，评估其运动学性能，结果表明该机器人能够满足康复运动自由度需求，运动平滑、无突变，且具有良好的可操作性、灵巧性和各向同性，适用于腕关节康复训练。
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阅读全文：http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2024.17.123
04
面向骨折复位手术的冗余并联机构：设计、建模与性能分析
引用格式: 宗俊杰, 杨洋, 王朝董, 郑昱, 林闯, 杨斯钦, 广晨汉. 面向眼内手术的主操作器设计与零力控制方法研究[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 63-71.
论文亮点：
并联骨科机器人面临的挑战：传统并联骨科机器人在微创骨折复位手术中存在工作空间相对较小、规避奇异位形能力较弱等问题，限制了其在手术中的应用效果；
新型冗余并联机构设计：提出了一种基于Gough-Stewart平台（GSPM）的新型运动学冗余并联机构，并建立了其运动学模型，对工作空间进行了仿真分析，采用三点法构建了维度齐次雅可比矩阵，进一步提升了灵巧性与规避奇异位形的能力；
优化与实验验证：通过多变量多目标优化方法对几何参数进行优化，实验结果表明新型并联机构的工作空间体积比传统GSPM扩展了273.5%，且具有更优的灵巧性，验证了设计的有效性和仿真分析方法的准确性。
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阅读全文：http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2024.17.133
05
可用于微创手术的毫米级微小并联机器人的设计、制造及实现
引用格式: 田波, 娄军强, 沈家旭, 柳丽, 陈特欢, 李国平, 魏燕定. 可用于微创手术的毫米级微小并联机器人的设计、制造及实现[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 147-155.
论文亮点：
压电驱动并联机构的优势与应用：压电驱动的并联机构具有高精度、高刚度和良好的动态特性，适用于微创手术操作领域，能够实现结构的小型化，具有广阔的应用前景；
微小机器人设计与优化：提出了一种毫米级的压电驱动并联机器人，设计了仿蜻蜓扑翼四杆放大机构，并通过平行四杆机构提高机器人刚度和稳定性。通过速度雅可比矩阵分析并优化了机器人杆件尺寸，以提高灵巧度和全域性能;
制造与实验验证：采用智能复合微结构的激光微加工和多层复合层压工艺，实现了机器人从复杂三维结构到多层材料平面加工的一体化制造。实验结果显示，机器人具有优异的轨迹跟踪精度和重复定位精度，验证了设计方法的有效性。
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阅读全文：http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2024.17.147
06
紧凑型刚柔耦合腰部康复机器人设计与分析
引用格式: 郑思远, 田俊杰, 王立鹏, 刘世创, 王洪波, 牛建业. 紧凑型刚柔耦合腰部康复机器人设计与分析[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 156-166.
论文亮点：
新型腰部康复机器人设计：基于中医“椎曲论”理论，提出了一种新型腰部康复机器人，采用刚柔耦合结构，结合柔性驱动器构成的曲度拟合机构和3-PRS并联机构的刚性调姿机构，能够实现精准的腰椎曲度调节，满足腰部疾病的临床康复需求；
模块化与小型化设计：该机器人基于模块化和小型化设计理念，能够将各个模块紧凑布置，便于家庭用户使用，适应日常家庭康复环境；
性能验证与评估：通过柔性驱动器静态特性试验和并联机构运动性能试验，并结合人机交互力和肌电信号分析，验证了机器人在康复过程中的有效性。实验结果表明，该机器人能够实现预定的康复功能，并具有良好的应用前景。
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阅读全文：http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2024.17.156
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