随着老龄化进程加快，脑卒中、脑瘫等神经系统疾病患者持续增多，其中约70%的脑卒中患者存在不同程度的上肢功能障碍。传统康复高度依赖治疗师，但面对日益增长的康复需求，专业人员严重短缺，“患者多、治疗师少”的矛盾日益突出。因此，利用康复机器人辅助训练，以提升康复效率、减轻医疗负担、优化疗效，已成为迫切需求。本文综述上肢康复机器人的理论基础、国内外研究进展及临床应用，为其更好服务临床提供参考。
20世纪80年代，Janet Carr 和 Roberta Shepherd 提出运动再学习疗法（MRP），认为神经损伤后的功能恢复是一个以患者主动参与为基础、以功能动作为导向的再学习过程，强调通过反复训练强化动作模式。该理论依托脑的可塑性——即通过残留神经通路的重组与未受损组织的代偿，借助重复性动作输入，促进突触重塑、神经元适应等生理改变，重建神经通路。基于此机制，康复机器人应运而生，通过高强度、重复性训练，有效促进神经重塑，加速上肢功能恢复。
第一台上肢康复机器人MIT-Manus于1991年由麻省理工学院开发[1]，它是一个五连杆机械设计，拥有2个自由度，能够辅助患者的肩、肘运动，并能实时显示训练成果。随着技术的发展，1999年Reinkensmeyer等人研发了具有3个自由度的ARM-Guid机器人[2]，用于轨迹Reach训练；尽管功能有所提升，但其训练模式单一。
英国雷丁大学在2003年推出了GENTLE/S机器人[3]，通过吊索装置对患者进行肩、肘关节的康复干预，结合虚拟现实技术取得了良好的临床效果，但存在安全性和精确性问题。2005年，瑞士苏黎世大学研制的ARMin机器人[4]拥有6个自由度，可实现更复杂的上肢运动和智能控制。同年，加州大学开发的T-WREX系统将VR和肌电技术结合，提升了训练的多样性。
2012年，雷神公司的XOS2外骨骼机器人[5]问世，引入图像处理技术，优化了肌肉刺激和康复效果。2018年，Shen等[6]设计的ECO-UL8机器人提供了多关节虚拟现实干预训练，支持单边或双边模式，提高了训练灵活性。此外，Washabaugh等提出的自供电设备，在被动训练中展现了更高的肌肉激活水平。
近年来，手部康复机器人的设计更加注重感觉反馈与运动想象的结合。例如，Missiroli等[7]设计的手部外骨骼机器人，以及Rudd等开发的低成本3D打印软机器手部康复机器人，都展示了手功能康复的新方向。2019年，Washabsugh等[8]设计的PaRRo便携式被动康复机器人，首次验证了低成本完全被动阻力训练的可行性。
到了2020年，Ionut等[9]基于人体结构设计出非对称欠驱动外骨骼机器人系统，不仅适用于医疗领域，还有潜力扩展至家庭、工业等多个领域。Armeo®Spring机器人以其简单的弹簧动力结构和传感器系统，早在2011年就开展了有效的临床研究。
2023年，Jamwal等[10]提出了一种新的家庭康复模式，旨在为卒中后患者提供个性化的腕、肘主动及肩部被动运动训练方案，进一步推动了康复机器人向家庭环境的普及应用。这些进展表明，上肢康复机器人正朝着更加个性化、智能化的方向发展。
直到20世纪末，国内才开始真正涉足康复机器人的研究。以下是几个关键进展：
（1）清华大学的张秀峰等人于早期开发了UECM上肢康复机器人，实现了2D平面上的运动训练。
（2）哈尔滨工程大学在2006年推出了可同时进行双手不同模式训练的四连杆串联机器人。
（3）哈尔滨工业大学李庆玲于2009年研发了一套五自由度外骨骼系统，通过肌电信号控制患肢运动，但训练方式单一。
（4）上海交通大学吕超在2011年设计了一款无驱动六自由度机器人，用于偏瘫恢复期提高患者肌力。
（5）华中科技大学Chen等同年研发出基于肩部运动学分析的气动肌肉驱动外骨骼，模拟人类正常活动。
（6）浙江大学严华于2014年设计了一种七自由度拟人化康复机器人，通过健侧引导患侧训练，并优化设备适应性。
（7）东南大学刘飞翔在2018年开发了脑电图触发为主的康复训练系统，探索患者的运动意图。
（8）华南理工大学黄博同年提出了人机交互为导向的六自由度双臂康复机器人，实现自动调节阻抗控制。
（9）燕山大学姚建涛等设计了一款气动手腕手套，提供较大活动空间，满足腕部康复需求。
（10）台湾师范大学Chen等在2020年推出轻便的四自由度气动肌肉驱动上肢外骨骼，适用于家庭环境使用。
（11）南昌大学付璀瑶于2021年设计了一款轻量全驱动四自由度上肢康复机器人，支持左右手模式切换及关节尺寸调整。
近年来的研究趋向于更加智能化、个性化和柔顺性的解决方案，如采用脑电信号控制、变阻抗控制法等新技术。然而，当前仍面临诸多挑战，包括但不限于：末端牵引式结构训练形式单一、外骨骼式机器人存在个体差异问题、刚性和柔性机器人各自的局限性以及驱动技术尚未成熟等问题。未来研究将集中在改善设备结构、材料选择和驱动方式等方面。
脑卒中患者中约75%存在上肢运动功能障碍，而仅20%能在发病6个月内部分恢复，因此高效康复干预至关重要。研究表明，上肢康复机器人能显著改善患者的运动功能、肌力、肩部本体感觉及日常生活能力。例如，Lencioni等发现机器人训练可增强肌肉协同作用；Kim等证实外骨骼机器人HEXO-UR30A能显著提升Fugl-Meyer评分并提高患者满意度；Yuan等则指出双侧机器人训练优于单侧和常规疗法，因其更有效募集运动神经元。此外，将机器人与镜像疗法、针刺、虚拟现实、运动想象或肌电生物反馈等综合手段结合，可进一步优化康复效果。总体而言，上肢康复机器人在脑卒中后6个月内介入效果尤为显著，不仅能促进神经重塑、提升功能恢复，还为未来大样本临床应用提供了有力支持。
脑瘫患儿常因持续性运动障碍和姿势异常导致上肢功能受限。上肢康复机器人（如Armeo Spring）结合强制性诱导运动疗法可显著提升其单侧手功能、双手协调能力及日常生活表现，干预效果在训练结束后仍可持续达6个月，且肌电指标亦有明显改善，表明机器人辅助训练在改善脑瘫儿童上肢运动功能、关节活动度和肌张力方面具有积极而持久的作用。
脊髓损伤患者常因运动和感觉功能障碍严重影响上肢活动能力。上肢康复机器人（如Armeo Spring、触觉大师系统及软体机器人手套）在亚急性及慢性期干预中具有良好的安全性和可行性，不仅能有效提升患者的抓握能力、上肢肌力和运动控制水平，还能改善日常生活活动能力，且训练过程耐受性好、无明显不良反应，显示出其在脊髓损伤康复中的重要应用价值。
多发性硬化患者常出现上肢力量减弱、灵活性下降和震颤等症状。上肢康复机器人干预可有效改善其腕伸肌肌力、运动平滑度和手臂协调性，减轻震颤，并提升改良Barthel指数和Rivermead流动性评分；结合传感器技术和虚拟现实的综合康复方案，不仅能增强训练效率，还能在8周或更长时间的规律干预后带来持续的功能改善，显示出机器人辅助训练作为多发性硬化上肢康复补充策略的可行性和潜力。
与传统康复相比，上肢康复机器人具有运动一致性高、可实时记录量化数据、支持个性化治疗等优势，能提升康复效果与安全性。但其仍面临成本高、自由度有限（如缺乏肩关节内收/外展）、操作需专业培训、临床证据不足及适用人群受限等挑战。未来发展方向包括提升自由度、轻量化设计、增强智能控制、降低成本，并扩大在临床和家庭场景中的应用覆盖。