【摘要】：手部運動功能作為手功能的重要組成部分,是人類進行生命活動的基礎。手部運動功能評測能夠客觀反映運動功能障礙的情況,是手功能康復工作的先行環(huán)節(jié),有利于康復訓練方案的合理制定與精準執(zhí)行。手部運動功能康復訓練是為了最大限度地恢復手部受損的運動功能,滿足患者日常行為的需求�，F(xiàn)階段手部運動功能評測及康復訓練工作存在憑借醫(yī)師主觀經(jīng)驗、無法定量評定運動功能損失情況、康復訓練方式單一等缺點。本文針對手功能康復評測和訓練系統(tǒng)的安全性、可靠性、舒適性、靈活性要求,基于ROS研究并開發(fā)手部運動功能評測及康復訓練系統(tǒng),論文所取得的主要成果如下:1、提出了手部運動功能評測及康復訓練系統(tǒng)設計方案。首先,對手部運動功能評測及康復系統(tǒng)設計需求進行了調(diào)研和分析,對與設計系統(tǒng)密切相關的ROS關鍵技術(shù)進行了總結(jié);在此基礎上上,提出了手部運動功能評測及康復訓練系統(tǒng)的設計思想,建立了系統(tǒng)架構(gòu),并對系統(tǒng)特點進行了細致地說明。2、給出了基于多傳感器的手部運動信息感知設計流程,實現(xiàn)了手指關節(jié)角度和位置、腕關節(jié)角度、sEMG信號等手部運動信息的采集,完成了關節(jié)角度等效計算、距離估算和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的sEMG信號分類。3、實現(xiàn)了手部運動功能評測及康復訓練系統(tǒng)功能,包括人機交互圖形化界面設計、基于人機交互的手部運動功能量化評測、手部運動功能評測標準的選取以及基于ROS Gazebo和虛擬現(xiàn)實的手部運動功能反饋康復訓練系統(tǒng)。4、完成了系統(tǒng)可靠性及功能的測試。選取實驗樣本對評測結(jié)果的精度、基于sEMG信號手勢識別的正確率、系統(tǒng)實時性以及康復游戲功能進行了測試與實驗。實驗結(jié)果表明系統(tǒng)具有良好的精確度、穩(wěn)定性和實時性。
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R496;TP212
【圖文】：

2 需求分析與系統(tǒng)總體設計1）基于可擴展性標記語言（XML）實現(xiàn)對機器人或任何實際物體的質(zhì)寸、顏色、材質(zhì)、空間位置、關節(jié)、連桿等屬性的描述，且能夠在 Rviz 自 3D 視圖區(qū)中顯示。2）以圖形化的方式，實時反饋傳感器設備采集的數(shù)據(jù)、現(xiàn)實或虛擬環(huán)境化以及機器人的運動學信息。3）根據(jù)傳感器采集的數(shù)據(jù)和機器人模型參數(shù)等信息，給開發(fā)者提供可檢息的圖形化顯示，也能夠在 Rviz 的控制界面下，利用數(shù)值輸入、拖動條和的方式，控制實體或虛擬機器人的運動。

圖 2.9 Gazebo 仿真平臺效果圖6 系統(tǒng)特點與傳統(tǒng)的手功能評測和康復訓練相比較，基于 ROS 的手部運動功能評測復訓練系統(tǒng)優(yōu)勢突出，具體表現(xiàn)在評測過程和結(jié)果的客觀性、康復訓練環(huán)節(jié)味性、提升醫(yī)療資源配置效率、節(jié)約成本等方面，具體分析如下。6.1 運動功能的量化評測本文在評測過程和評測結(jié)果兩方面嚴格參考國際手外科學會推出的《手評定標準》[25]，將關節(jié)角度作為主要量化指標，采用多傳感器網(wǎng)絡捕捉手部信息，完成手部運動功能評測。在評測過程中，按照《手功能評定標準》中驟，依次進行腕部運動功能評測、手指運動功能評測和拇指運動功能評測得到評測結(jié)果也按照《手功能評定標準》中的指標，所有評測指標均以關節(jié)值的形式表示，量化后的評測結(jié)果能夠更加客觀地反映患者手部的運動功

器信息采集模塊的硬件構(gòu)成包括 LeapMotion 體YO 腕帶。利用基于非接觸式的 Leap Motion 和用戶手部關節(jié)的角度值與位置坐標，利用 MYO肉產(chǎn)生的表面肌電信號（sEMG）。節(jié)角度及位置信息采集otion 體感控制器on 體感控制器由兩個紅外攝像頭和一個 USB3.0 智能識別與自動跟蹤技術(shù)，以非接觸的方式采設備采集手指各關節(jié)的角度及位置信息。LeapM模塊建立通信，可在信息處理模塊監(jiān)聽并還原手檢測值以現(xiàn)實世界中的毫米為單位，具有高精度Leap Motion 體感控制器采用右手笛卡爾坐標系為中心，呈現(xiàn)倒立的金字塔型[56,57]。

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本文編號：2759649