Advanced by rich perception and precise execution, robots possess immense potential to provide professional and customized rehabilitation exercises for patients with mobility impairments caused by strokes. Autonomous robotic rehabilitation significantly reduces human workloads in the long and tedious rehabilitation process. However, training a rehabilitation robot is challenging due to the data scarcity issue. This challenge arises from privacy concerns (e.g., the risk of leaking private disease and identity information of patients) during clinical data access and usage. Data from various patients and hospitals cannot be shared for adequate robot training, further compromising rehabilitation safety and limiting implementation scopes. To address this challenge, this work developed a novel federated joint learning (FJL) method to jointly train robots across hospitals. FJL also adopted a long short-term memory network (LSTM)-Transformer learning mechanism to effectively explore the complex tempo-spatial relations among patient mobility conditions and robotic rehabilitation motions. To validate FJL's effectiveness in training a robot network, a clinic-simulation combined experiment was designed. Real rehabilitation exercise data from 200 patients with stroke diseases (upper limb hemiplegia, Parkinson's syndrome, and back pain syndrome) were adopted. Inversely driven by clinical data, 300,000 robotic rehabilitation guidances were simulated. FJL proved to be effective in joint rehabilitation learning, performing 20% - 30% better than baseline methods.


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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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