腦卒中俗稱中風(fēng),已經(jīng)成為當(dāng)今社會中危害人類健康的重大疾病之一,卒中后遺癥往往包含手功能的喪失。根據(jù)大腦可塑性原理,手功能需要大量重復(fù)性的功能性訓(xùn)練來康復(fù)�；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)的手功能康復(fù)訓(xùn)練機器人系統(tǒng)已成為當(dāng)前的一個研究熱點,但當(dāng)前的研究及設(shè)備存在著軟件系統(tǒng)和硬件設(shè)備的耦合過于緊密,虛擬現(xiàn)實游戲的管理較為困難,康復(fù)評估功能較弱等問題。本文的研究目標(biāo)是設(shè)計并實現(xiàn)一套手功能康復(fù)訓(xùn)練軟件系統(tǒng),采用軟硬件分離的設(shè)計概念,為手功能康復(fù)訓(xùn)練機器人提供統(tǒng)一的軟件接口,實現(xiàn)可適配于任何訓(xùn)練設(shè)備的軟件系統(tǒng),同時提供靈活的訓(xùn)練游戲管理方案和典型的虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練游戲,并實現(xiàn)良好的康復(fù)評估功能。本文創(chuàng)建了一個虛擬手模型,詳細(xì)分析了人手的骨骼結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)自由度,建立了人手關(guān)節(jié)的層次關(guān)系模型和坐標(biāo)系,結(jié)合空間坐標(biāo)的齊次變換關(guān)系,得出手的正向運動和逆向運動學(xué)方程,以及人手運動的靜態(tài)和動態(tài)約束,實現(xiàn)了對手模型的運動控制和手部運動跟蹤功能。本文設(shè)計并實現(xiàn)了手能力評定、訓(xùn)練方案的設(shè)定和虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練游戲三個模塊。用虛擬手模型模擬患者手部形態(tài),評估手指運動范圍和力量,完成手功能能力的評定。然后制定訓(xùn)練方案,并將訓(xùn)練參數(shù)發(fā)送給硬件設(shè)備... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

L.E.Sucar開發(fā)的上肢訓(xùn)練平臺

[11]綜合腦卒中患者和治療師的要求，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)和數(shù)據(jù)手套結(jié)合，開發(fā)了一款沉浸式虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練系統(tǒng)，如圖1.2所示。圖1.2 芝加哥伊利諾伊大學(xué)開發(fā)的訓(xùn)練系統(tǒng)為了使患者能夠身臨其境，增強場景的沉浸效果，該系統(tǒng)基于《愛麗絲夢游仙境》的經(jīng)典故事設(shè)計。場景根據(jù)故事中小屋設(shè)計，使用數(shù)據(jù)手套采集手部各關(guān)節(jié)活動度，控制場景中的虛擬手與房間里的物體相互作用。系統(tǒng)基于一個場景，分別針對手指抓握能力、側(cè)捏能力、手指分離性等功能設(shè)計訓(xùn)練動作，提供了多種手功能訓(xùn)練。但是該系統(tǒng)只能使用數(shù)據(jù)手套進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，數(shù)據(jù)手套這種康復(fù)設(shè)備本身無法提供動力，不能提供助力或者抗阻訓(xùn)練，訓(xùn)練模式單一，存在一定的缺陷。對患者的手部運動能力水平要求較高，康復(fù)初期患者手能力較弱時不能進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，該系統(tǒng)也沒有康復(fù)評估的功能。圖1.3 芝加哥康復(fù)研究中心開發(fā)的 AVK 系統(tǒng)芝加哥康復(fù)研究中心[12]設(shè)計了一種驅(qū)動虛擬鍵盤系統(tǒng)（Actuated virtual keypad,AVK）

力水平要求較高，康復(fù)初期患者手能力較弱時不能進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，該系統(tǒng)也沒有康復(fù)評估的功能。圖1.3 芝加哥康復(fù)研究中心開發(fā)的 AVK 系統(tǒng)芝加哥康復(fù)研究中心[12]設(shè)計了一種驅(qū)動虛擬鍵盤系統(tǒng)（Actuated virtual keypad,AVK），實現(xiàn)對三維手模型的仿真，患者帶著數(shù)據(jù)手套控制虛擬手來進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，如圖 1.3 所示。數(shù)據(jù)手套用傳感器采集手部關(guān)節(jié)活動角度，加入氣動裝置輔助或者阻

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]基于多通道學(xué)習(xí)的肢體運動功能康復(fù)輔助游戲研究[D]. 鄧創(chuàng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]基于Unity的游戲邏輯引擎的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 楊觀.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]基于數(shù)據(jù)手套的居家康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)[D]. 屈波.青島大學(xué) 2014
[6]手功能康復(fù)機器人的設(shè)計與研究[D]. 李海麗.上海交通大學(xué) 2014
[7]手部功能康復(fù)機器人機械系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D]. 張勤超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[8]虛擬場景中手勢控制模型研究[D]. 梅江林.華中師范大學(xué) 2008



本文編號：3522887