本文關(guān)鍵詞：腳踏式下肢康復(fù)機器人虛擬場景建立與交互實現(xiàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,由于腦血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腦卒中病或者交通事故引起的下肢功能障礙患者不斷增加,這不僅增加了社會的負擔,而且影響了患者的正常生活。使用機器人進行康復(fù)訓(xùn)練,能滿足患者康復(fù)訓(xùn)練的基本要求,減少醫(yī)生的工作量,但訓(xùn)練過程枯燥乏味。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有多感知、沉浸感和交互性等優(yōu)點,因而將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到下肢康復(fù)訓(xùn)練中,能夠使訓(xùn)練更加有趣,增加患者康復(fù)治療的主動性。本課題針對腳踏式下肢康復(fù)機器人虛擬場景建立與交互實現(xiàn)進行了深入研究,主要有如下幾方面的工作:首先,深入研究了虛擬現(xiàn)實技術(shù),并規(guī)劃出了腳踏式下肢康復(fù)機器人的虛擬現(xiàn)實場景。在深入研究虛擬現(xiàn)實的優(yōu)勢、分類、應(yīng)用、虛擬場景的建模技術(shù)、下肢康復(fù)訓(xùn)練理論及人機交互技術(shù)的基礎(chǔ)上,規(guī)劃出了與本課題組開發(fā)的腳踏式下肢康復(fù)機器人相配套的虛擬訓(xùn)練場景,即飛機漫游場景和戶外騎行場景。其次,根據(jù)所規(guī)劃的虛擬訓(xùn)練場景,完成了飛機漫游場景和戶外騎行場景的構(gòu)建。本課題選用了OpenGL圖形庫、VC++開發(fā)平臺和三維建模軟件Milkshape3D作為虛擬場景的開發(fā)工具,完成了虛擬場景的基本結(jié)構(gòu)。并且基于虛擬場景的關(guān)鍵技術(shù),如環(huán)境建模技術(shù)、紋理映射技術(shù)等,利用OpenGL繪制了地形、天空等簡單場景,結(jié)合Milkshape3D繪制了房屋、飛機等復(fù)雜場景,完成了虛擬場景的構(gòu)建。再次,實現(xiàn)了腳踏式下肢康復(fù)機器人被動控制策略硬件的選型、搭建與軟件的編程。完成了下肢康復(fù)虛擬現(xiàn)實軟件系統(tǒng)的設(shè)計,主要包括信息管理模塊、虛擬場景模塊、人機交互模塊和MSComm串口通信模塊。最終實現(xiàn)了下肢康復(fù)機器人與虛擬場景的交互。最后,實驗驗證。將腳踏式下肢康復(fù)機器人與虛擬場景聯(lián)合調(diào)試,通過實驗證明了下肢康復(fù)機器人與虛擬場景的交互性能良好,能夠提高患者康復(fù)訓(xùn)練的積極性。
【關(guān)鍵詞】：虛擬現(xiàn)實技術(shù) 腳踏式下肢康復(fù)機器人 被動控制策略 人機交互技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.1.1 課題的研究背景10
• 1.1.2 課題的研究意義10-11
• 1.2 虛擬現(xiàn)實的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 人機交互技術(shù)14-17
• 1.3.1 人機交互技術(shù)的發(fā)展15-17
• 1.3.2 人機交互技術(shù)的研究內(nèi)容17
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容17-22
• 1.4.1 課題的研究基礎(chǔ)17-20
• 1.4.2 課題的研究內(nèi)容20-22
• 第二章 虛擬現(xiàn)實技術(shù)和下肢康復(fù)理論的研究22-30
• 2.1 虛擬現(xiàn)實概述22-27
• 2.1.1 虛擬現(xiàn)實的基本概念及系統(tǒng)構(gòu)成22-23
• 2.1.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的分類23-24
• 2.1.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點24-25
• 2.1.4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用25-27
• 2.2 虛擬現(xiàn)實與下肢康復(fù)技術(shù)的結(jié)合27-28
• 2.2.1 下肢運動功能障礙的康復(fù)技術(shù)27
• 2.2.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)和下肢康復(fù)技術(shù)的結(jié)合27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-30
• 第三章 下肢康復(fù)虛擬場景的規(guī)劃30-38
• 3.1 腳踏式下肢康復(fù)機器人30-31
• 3.2 下肢康復(fù)虛擬場景的規(guī)劃31-33
• 3.2.1 虛擬場景規(guī)劃的基礎(chǔ)31
• 3.2.2 虛擬場景系統(tǒng)的功能31-33
• 3.2.3 虛擬場景和腳踏式下肢康復(fù)機器人的需求分析33
• 3.3 腳踏式下肢康復(fù)虛擬場景開發(fā)工具的選擇33-36
• 3.3.1 OpenGL圖形庫33-35
• 3.3.2 VC++開發(fā)平臺35
• 3.3.3 MiIkShape3D軟件35-36
• 3.4 虛擬場景基本結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)36
• 3.5 本章小結(jié)36-38
• 第四章 下肢康復(fù)虛擬場景的設(shè)計與實現(xiàn)38-54
• 4.1 虛擬場景相關(guān)技術(shù)的研究38-39
• 4.1.1 環(huán)境建模技術(shù)38-39
• 4.1.2 紋理映射技術(shù)39
• 4.2 飛機漫游虛擬場景的實現(xiàn)39-48
• 4.2.1 地形背景的生成40-42
• 4.2.2 天空的生成42-44
• 4.2.3 真實感飛機的生成44-48
• 4.3 戶外騎行虛擬場景的生成48-53
• 4.3.1 天空及地形的生成48-49
• 4.3.2 公路及路燈廣告牌的生成49
• 4.3.3 房子的生成49-50
• 4.3.4 樹木的生成50-51
• 4.3.5 場景漫游的實現(xiàn)51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 下肢康復(fù)機器人與虛擬場景交互的實現(xiàn)54-72
• 5.1 下位機被動康復(fù)策略的實現(xiàn)54-58
• 5.1.1 下肢被動康復(fù)訓(xùn)練模式的提出54-56
• 5.1.2 控制系統(tǒng)硬件的組成56-58
• 5.2 下肢康復(fù)虛擬現(xiàn)實軟件系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)58-70
• 5.2.1 虛擬場景模塊60
• 5.2.2 信息管理模塊60-63
• 5.2.3 人機交互界面的生成63-64
• 5.2.4 人機交互模塊64-68
• 5.2.5 MSComm串口通信模塊68-70
• 5.3 下肢康復(fù)機器人與虛擬場景交互的實現(xiàn)70-71
• 5.3.1 無線手指鼠標的介紹70
• 5.3.2 下肢康復(fù)機器人與虛擬場景交互的實現(xiàn)70-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第六章 人機交互實驗72-78
• 6.1 實驗?zāi)康?/span>72
• 6.2 實驗平臺72-73
• 6.3 實驗對象與結(jié)果73-76
• 6.3.1 實驗對象73
• 6.3.2 實驗過程與結(jié)果73-76
• 6.4 實驗結(jié)論76-78
• 第七章 結(jié)論與展望78-80
• 7.1 結(jié)論78
• 7.2 展望78-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84

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