[摘要]截瘫行走机器人治疗的效果已经得到公认，其优点是减少对于治疗师的依赖，减少患者的损伤；增加行走练习的时间。因而在恢复行走的速度和耐力，减少能量消耗和对于康复辅助器具的依赖等都优于过去的治疗方式。
截瘫行走机器人治疗的效果已经得到公认，其优点是减少对于治疗师的依赖，减少患者的损伤；增加行走练习的时间。因而在恢复行走的速度和耐力，减少能量消耗和对于康复辅助器具的依赖等都优于过去的治疗方式。部分截瘫行走机器人的研究在中国已经取得进展，为脊髓损伤患者的康复工作奠定了基础。目前，大多数截瘫行走机器人智能辅具存在关节活动度少，人机交互程度低，反应迟缓；舒适度、产品自重、地形适应性、控制平稳性、独立支撑和续航能力不足，尚不能完全满足患者的诸多需求。
脊髓损伤（spinal cord injury，SCI）是一种严重致残性的损伤，常造成截瘫或四肢瘫的后果。许多患者只能依靠轮椅等个人移动辅助器具进行移动，极大地降低了其幸福感。截瘫步行器的运用，不仅可以改善截瘫患者的行动能力、血液循环、骨质密度等功能，避免并发症的发生；而且有利于截瘫患者的心理和身体的全面康复，对患者早日开始生活自理具有重要意义。截瘫行走矫形器的应用已成为截瘫患者现代康复治疗中的重要组成部分。
截瘫行走矫形器，亦称截瘫步行器，是一类为辅助截瘫患者站立行走的矫形器，按照ISO 99999的定义为：胸腰/腰骶髋膝踝足矫形器，即围绕躯干腰部区域、髋关节、膝关节、踝关节和足的矫形器,可以包括或不包括脊柱的胸部。用途：用于完全/不完全胸腰段脊髓损伤患者站立、实现功能性行走,预防和减少并发症的发生。在《中国康复辅助器具分类目录》中，该类矫形器属于：“第01主类矫形器和假肢，第12次类下肢矫形器，第19支类胸腰（腰）骶髋膝踝足矫形器。”
截瘫行走矫形器的经历了 3 种主要类型的发展阶段：无动力式（无体外提供动力）截瘫行走矫形器、外动力式（体外动力源驱动的动力式）截瘫行走矫形器和智能截瘫行走矫形器（截瘫行走机器人）三种基本类型的阶段。目前，在临床上，这3种基本类型同时存在，其中截瘫行走机器人刚开始在临床应用。
外动力式截瘫行走矫形器。外动力式截瘫行走矫形器是由体外提供能源，由动力装置驱动的行走装置。从20世纪末至21世纪初，美国、英国、日本、以色列、比利时、中国等国家先后取得和开发了若干功能类似的、有意义的研究成果和实验样机。南斯拉夫普宾研究所发明的气动行走机（矫形器），驱动髋关节、膝关节和踝关节的汽缸由控制系统进行协调控制。日本Akita大学设计的电动行走机（矫形器），髋关节和膝关节分别由两组电动机及平行四杆机构驱动，由控制系统进行协调，实现预定步态。清华大学精密仪器与机械学系发明的电动式双关节单自由度截瘫行走机（矫形器），每侧腿的髋、膝两个关节由一个驱动器驱动，通过优化设计的机构，实现髋、膝关节联动，模拟正常步态，两侧腿通过控制系统产生固定相位差的交替步态运动。
智能截瘫行走矫形器。智能截瘫行走矫形器（即截瘫行走机器人）是指能够行走的截瘫机器人，实质上是一种基于行走机器人技术（biped robotics）的特殊功能性智能行走辅具，是机械结构、医学、人体工程学、计算机技术等多学科领域高度交叉融合的产物，适用于胸腰段损伤患者，可以有效帮助患者实现站立行走。它的基本条件是靠外力驱动关节的活动，而且必须有反馈机制使各个动作协调一致，是现代智能技术在截瘫行走矫形器中的应用。同类产品的其称谓目前在国内外有很多，如外骨骼式行走器（exoskeleton walking device）、外骨骼机器人、动力外骨骼系统、助行动力外骨骼、下肢助力外骨骼、助力外骨骼机器人、可穿戴式下肢机器人、可穿戴外骨骼机器人、行动辅助机器人、机器裤等。
截瘫行走机器人的基本构件与技术特征
执行元件。执行元件负责站立、行走功能，包括以下构件。
1）外骨架：在设计截瘫行走机器人的机械结构时拟人化，满足穿戴舒适、运动灵活且对人体干涉最小的要求。在设计主要零部件机构依据人体骨骼的形状和尺寸范围进行设计；自由度分配要依据人体运动特性，满足各关节运动，运动形式与人体运动相似，运动范围满足人体运动范围要求；每条腿的膝关节、髋关节上安置角度计，测量关节角，每个关节都有防止过伸过屈的限制器。
截瘫行走机器人的外骨架材料一般采用镍铬合金，并用塑料、尼龙搭扣带固定在肢体外。球囊、泵、电池等执行元件固定于外骨架。
2）电机：目前大多数截瘫行走机器人采用的驱动方式主要为电机驱动，其信号传递速度快、标准化程度高、易于实现自动化控制、机构简单、无污染，但电机驱动也存在着运动平稳性差、惯性较大、体积大且笨重等缺点。驱动方式还有液压驱动、气压驱动、弹性驱动（即SEA）和人工肌肉驱动等驱动方式。
3）电池:无论是空气压力控制的气泵或液体压力控制的液泵都需要电池供给能量，行走电机更需要电池供电。目前使用时间长的一次充电可以工作20h。
感知元件。感知元件负责人机交流，也就是感知人的躯体状态和人的运动意愿，包括位置和位移感觉器、速度、方向和位置感觉器、加速度传感器、角度计、肌肉硬度传感器、张力传感器、本体感觉传感器、肌电传感器、脑电传感器、地面反应力传感器等。多数截瘫行走机器人通过压力传感器检测足底人机作用力或地面反作用力的足底压力感知技术；基于角度传感器、角速度传感器及肌电传感器等的肢体运动感知技术；足底压力感知与肢体运动感知相结合的混合感知技术。由于人的正常行走是身体多个神经、关节和部位相协调统一的运动，具有周期性、对称性和协调性，因此人体运动同时涉及到空间上和时间上的信息。
控制元件。控制元件负责运动感知的输入和运动指令的输出，通过计算机编程和程序实现对运动的控制。机器人的人机交流和控制包括两个界面，一个是物理界面或者躯体界面，一个是认知界面。
最简单的行走也包括大腿、小腿和足的协同运动，至少涉及髋、膝、髁关节，每个关节又有1~3维的活动，涉及数10块肌肉。使这些肌肉协同运动十分复杂，再加上行走时下肢必须与上肢和躯干的活动配合，这些运动需要符合躯体当时的状态，周围环境和个人的运动意志。必须用快速的计算机和适当的算法，包括躯体和认知的交互作用。机器人由小型计算机控制，其设计和编程由工程师研究开发。包括基于预定步态的控制策略、基于动力学模型的控制策略、混合控制策略、语音控制策略。除了以上几种控制策略,有的截瘫行走机器人设备还采用了灵敏度放大控制策略、基于步态模式的预定控制策略、自适应控制策略、模糊控制策略等，但无论哪种控制策略，目前能实现的动作都仍仅限于站立、行走等这类最简单的运动。