Rehabilitation training for patients with motor disabilities usually requires specialized devices in rehabilitation centers. Home-based multi-purpose training would significantly increase treatment accessibility and reduce medical costs. While it is unlikely to equip a set of rehabilitation robots at home, we investigate the feasibility to use the general-purpose collaborative robot for rehabilitation therapies. In this work, we developed a new system for multi-purpose upper-limb rehabilitation training using a generic robot arm with human motor feedback and preference. We integrated surface electromyography, force/torque sensors, RGB-D cameras, and robot controllers with the Robot Operating System to enable sensing, communication, and control of the system. Imitation learning methods were adopted to imitate expert-provided training trajectories which could adapt to subject capabilities to facilitate in-home training. Our rehabilitation system is able to perform gross motor function and fine motor skill training with a gripper-based end-effector. We simulated system control in Gazebo and training effects (muscle activation level) in OpenSim and evaluated its real performance with human subjects. For all the subjects enrolled, our system achieved better training outcomes compared to specialist-assisted rehabilitation under the same conditions. Our work demonstrates the potential of utilizing collaborative robots for in-home motor rehabilitation training.


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机器人(英语:Robot)包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗,机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议,有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中,机器人指能自动运行任务的人造机器设备,用以取代或协助人类工作,一般会是机电设备,由计算机程序或是电子电路控制。

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