隨著我國(guó)逐步邁入老齡化社會(huì),由于心腦血管或神經(jīng)系統(tǒng)等疾病引起的偏癱人數(shù)正在逐年遞增,腦卒中不僅嚴(yán)重影響患者的身心健康和日常生活,也給社會(huì)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。在此背景下,以康復(fù)機(jī)器人為代表的新型康復(fù)治療方法已成為國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。本文以實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)的6自由度上肢康復(fù)機(jī)器人為基礎(chǔ),通過(guò)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、觸覺(jué)感知技術(shù)與其相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一套基于虛擬現(xiàn)實(shí)與觸覺(jué)感知的多功能上肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)。論文的主要研究工作體現(xiàn)在以下幾方面:首先本文對(duì)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練子系統(tǒng)展開(kāi)研究。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),構(gòu)建了虛擬人體和虛擬康復(fù)機(jī)器人的三維模型。并以此為基礎(chǔ),搭建了能夠?qū)崟r(shí)模擬患者康復(fù)訓(xùn)練狀態(tài)的虛擬康復(fù)訓(xùn)練場(chǎng)景。本文還以Unity 3D作為虛擬康復(fù)訓(xùn)練場(chǎng)景的驅(qū)動(dòng)引擎,研究了基于此引擎的虛擬康復(fù)機(jī)器人實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制方法,并通過(guò)PNF療法中的“上肢D1屈曲”模式進(jìn)行被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn),有效地驗(yàn)證了虛擬康復(fù)訓(xùn)練場(chǎng)景與患者實(shí)際康復(fù)訓(xùn)練的同步性。其次,本文對(duì)基于虛擬現(xiàn)實(shí)與觸覺(jué)感知的主動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練子系統(tǒng)展開(kāi)研究。為獲取患者的運(yùn)動(dòng)意圖,設(shè)計(jì)了用于獲取人機(jī)之間相互作用力的柔性陣列壓力傳感器信號(hào)采集器。并借助此信號(hào)采集器對(duì)彎曲狀態(tài)下的柔性陣列式壓力傳感器各力采集點(diǎn)進(jìn)行了重新標(biāo)定,以此來(lái)保證采集到的力信息的準(zhǔn)確性。同時(shí),還通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)了2款用于主動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的虛擬康復(fù)游戲,并將其與采集到的力信息相結(jié)合,很好地實(shí)現(xiàn)了患者與虛擬康復(fù)游戲之間的交互性。最后,在已完成的上述兩子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,考慮到該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還應(yīng)具有康復(fù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)保存和醫(yī)師管理等其他輔助功能。因此,本文借助MFC和Microsoft SQL Server對(duì)上述功能進(jìn)行系統(tǒng)整合,研發(fā)了一套包含系統(tǒng)登錄、醫(yī)師管理、患者管理、被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練、主動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練、康復(fù)評(píng)估和患者信息查詢?cè)趦?nèi)的多功能上肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH789
【部分圖文】：

早在２０世紀(jì)９０年代，美國(guó)麻省理工學(xué)院就開(kāi)始研究和設(shè)計(jì)上肢康復(fù)機(jī)器人，逡逑經(jīng)過(guò)研究團(tuán)隊(duì)的不懈努力，Ｈｏｇａｎ團(tuán)隊(duì)研發(fā)了世界上第一臺(tái)利用連桿機(jī)構(gòu)組成逡逑的上肢康復(fù)系統(tǒng)ＭＩＴ－Ｍａｎｕｓ［Ｍ］，如圖１－１所示。此后，該團(tuán)隊(duì)對(duì)ＭＩＴ－Ｍａｎｕｓ康逡逑復(fù)機(jī)器人進(jìn)行不斷改進(jìn)，使其不僅可為患者提供被動(dòng)、主動(dòng)和阻抗等多種康復(fù)逡逑訓(xùn)練模式，還為患者提供了視覺(jué)反饋功能［１５？１。逡逑圖１－１邋ＭＩＴ－Ｍａｎｕｓ上肢康復(fù)系統(tǒng)逡逑２００２年由英國(guó)雷丁大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的歐洲研究小組研發(fā)了一套６自由度的上肢康逡逑復(fù)系統(tǒng)Ｇｅｎｔｌｅ／Ｓ［１９】，如圖１－２所示。該康復(fù)機(jī)器人可為患者提供三種康復(fù)訓(xùn)練模逡逑式：被動(dòng)、主動(dòng)和阻抗。此外，該系統(tǒng)還引入了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，患者可以通過(guò)逡逑視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)與３Ｄ虛擬訓(xùn)練場(chǎng)景進(jìn)行交互。臨床試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)可以大逡逑大提？患者康復(fù)訓(xùn)練的積極性。逡逑２逡逑

圖１－２邋Ｇｅｎｔｌｅ／Ｓ上肢康復(fù)機(jī)器人逡逑２００５年瑞士蘇黎世大學(xué)的Ｎｅｆ團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一款６自由度的外骨骼康復(fù)機(jī)器逡逑人ＡＲＭｍ，如圖１－３所示。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)為該康復(fù)機(jī)器人安裝位置和力傳感器，逡逑可實(shí)時(shí)獲取患者康復(fù)訓(xùn)練時(shí)的速度與力等信息，幫助醫(yī)師及時(shí)了解患者當(dāng)前的逡逑康復(fù)訓(xùn)練狀態(tài)。此外，該康復(fù)機(jī)器人還融入了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以幫助患者在逡逑虛擬環(huán)境中進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練［２0－２２］。該款康復(fù)機(jī)器人后經(jīng)多次改進(jìn)，最終由Ｈｏｃｏｍａ逡逑公司在其基礎(chǔ)上成功推出商業(yè)版的康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)ＡｒｍｅｏＰｏｗｅｒ，如圖１－４所示。逡逑目前ＡｒｍｅｏＰｏｗｅｒ康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)已是世界上較為成熟的上肢康復(fù)系統(tǒng)，己經(jīng)投入逡逑臨床試驗(yàn)。逡逑a懾義賢跡保沖澹粒遙停椋羈蹈椿魅隋甕跡保村澹粒潁恚澹錚校錚鰨澹蚩蹈椿魅隋義希玻埃保澳晁孤邐哪嵫遣級(jí)拍譴笱В冢椋瑁澹潁焱哦由杓屏艘豢釗諍閑檳庀質(zhì)檔模沖義獻(xiàn)雜啥瓤蹈椿魅耍停桑停桑茫櫻校�，壤_跡保鄧盡８每蹈椿魅艘勻撾竦枷蛭�，辶x賢üト⌒檳庋盜煩【爸寫有弊郎瞎雎湫∏虻目蹈從蝸防創(chuàng)頰囈鋅蹈囪靛義狹貳Ｊ笛檠芯勘礱鰨焊孟低晨上災(zāi)岣吣宰渲謝頰叩目蹈蔥Ч�。辶x希沖義

本文編號(hào)：2823344