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

【摘要】：近年來(lái),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(huì)的負(fù)擔(dān),而且影響了患者的正常生活。使用機(jī)器人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練,能滿(mǎn)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(guò)程枯燥乏味。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有多感知、沉浸感和交互性等優(yōu)點(diǎn),因而將虛擬現(xiàn)實(shí)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(dòng)性。本課題針對(duì)腳踏式下肢康復(fù)機(jī)器人虛擬場(chǎng)景建立與交互實(shí)現(xiàn)進(jìn)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(shí)技術(shù),并規(guī)劃出了腳踏式下肢康復(fù)機(jī)器人的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。在深入研究虛擬現(xiàn)實(shí)的優(yōu)勢(shì)、分類(lèi)、應(yīng)用、虛擬場(chǎng)景的建模技術(shù)、下肢康復(fù)訓(xùn)練理論及人機(jī)交互技術(shù)的基礎(chǔ)上,規(guī)劃出了與本課題組開(kāi)發(fā)的腳踏式下肢康復(fù)機(jī)器人相配套的虛擬訓(xùn)練場(chǎng)景,即飛機(jī)漫游場(chǎng)景和戶(hù)外騎行場(chǎng)景。其次,根據(jù)所規(guī)劃的虛擬訓(xùn)練場(chǎng)景,完成了飛機(jī)漫游場(chǎng)景和戶(hù)外騎行場(chǎng)景的構(gòu)建。本課題選用了OpenGL圖形庫(kù)、VC++開(kāi)發(fā)平臺(tái)和三維建模軟件Milkshape3D作為虛擬場(chǎng)景的開(kāi)發(fā)工具,完成了虛擬場(chǎng)景的基本結(jié)構(gòu)。并且基于虛擬場(chǎng)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(jiǎn)單場(chǎng)景,結(jié)合Milkshape3D繪制了房屋、飛機(jī)等復(fù)雜場(chǎng)景,完成了虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建。再次,實(shí)現(xiàn)了腳踏式下肢康復(fù)機(jī)器人被動(dòng)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(shí)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì),主要包括信息管理模塊、虛擬場(chǎng)景模塊、人機(jī)交互模塊和MSComm串口通信模塊。最終實(shí)現(xiàn)了下肢康復(fù)機(jī)器人與虛擬場(chǎng)景的交互。最后,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。將腳踏式下肢康復(fù)機(jī)器人與虛擬場(chǎng)景聯(lián)合調(diào)試,通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了下肢康復(fù)機(jī)器人與虛擬場(chǎng)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(shí)技術(shù) 腳踏式下肢康復(fù)機(jī)器人 被動(dòng)控制策略 人機(jī)交互技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(shí)的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 人機(jī)交互技術(shù)14-17
• 1.3.1 人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展15-17
• 1.3.2 人機(jī)交互技術(shù)的研究?jī)?nèi)容17
• 1.4 課題主要研究?jī)?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?jī)?nèi)容20-22
• 第二章 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和下肢康復(fù)理論的研究22-30
• 2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)概述22-27
• 2.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念及系統(tǒng)構(gòu)成22-23
• 2.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分類(lèi)23-24
• 2.1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)24-25
• 2.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用25-27
• 2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)與下肢康復(fù)技術(shù)的結(jié)合27-28
• 2.2.1 下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙的康復(fù)技術(shù)27
• 2.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)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(chǎng)景的規(guī)劃30-38
• 3.1 腳踏式下肢康復(fù)機(jī)器人30-31
• 3.2 下肢康復(fù)虛擬場(chǎng)景的規(guī)劃31-33
• 3.2.1 虛擬場(chǎng)景規(guī)劃的基礎(chǔ)31
• 3.2.2 虛擬場(chǎng)景系統(tǒng)的功能31-33
• 3.2.3 虛擬場(chǎng)景和腳踏式下肢康復(fù)機(jī)器人的需求分析33
• 3.3 腳踏式下肢康復(fù)虛擬場(chǎng)景開(kāi)發(fā)工具的選擇33-36
• 3.3.1 OpenGL圖形庫(kù)33-35
• 3.3.2 VC++開(kāi)發(fā)平臺(tái)35
• 3.3.3 MiIkShape3D軟件35-36
• 3.4 虛擬場(chǎng)景基本結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)36
• 3.5 本章小結(jié)36-38
• 第四章 下肢康復(fù)虛擬場(chǎng)景的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)38-54
• 4.1 虛擬場(chǎng)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(jī)漫游虛擬場(chǎng)景的實(shí)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(shí)感飛機(jī)的生成44-48
• 4.3 戶(hù)外騎行虛擬場(chǎng)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(shù)木的生成50-51
• 4.3.5 場(chǎng)景漫游的實(shí)現(xiàn)51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 下肢康復(fù)機(jī)器人與虛擬場(chǎng)景交互的實(shí)現(xiàn)54-72
• 5.1 下位機(jī)被動(dòng)康復(fù)策略的實(shí)現(xiàn)54-58
• 5.1.1 下肢被動(dòng)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(shí)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)58-70
• 5.2.1 虛擬場(chǎng)景模塊60
• 5.2.2 信息管理模塊60-63
• 5.2.3 人機(jī)交互界面的生成63-64
• 5.2.4 人機(jī)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(jī)器人與虛擬場(chǎng)景交互的實(shí)現(xiàn)70-71
• 5.3.1 無(wú)線(xiàn)手指鼠標(biāo)的介紹70
• 5.3.2 下肢康復(fù)機(jī)器人與虛擬場(chǎng)景交互的實(shí)現(xiàn)70-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第六章 人機(jī)交互實(shí)驗(yàn)72-78
• 6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>72
• 6.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)72-73
• 6.3 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與結(jié)果73-76
• 6.3.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象73
• 6.3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果73-76
• 6.4 實(shí)驗(yàn)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(xiàn)80-84
• 致謝84

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本文編號(hào)：294538