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申请上海交通大学硕士学位论文


机器人辅助上肢康复的虚拟现实训练系统的研究









培养单位：材料科学与工程学院塑性成形
技术与装备研究院
专 业：材料工程
研究方向：虚拟现实技术
导 师：谢 叻 教授
硕 士 生：邵 卫


二○一二年二月
A Thesis Submitted to Shanghai Jiao Tong University
for Master Degree


RESEARCH OF VIRTUAL REALITY TRAINING
SYSTEM FOR ROBOT-ASSISTED UPPER LIMB
REHABILITATION



Master Candidate：Shao Wei
Supervisor: Prof. Xie Le



Institute of Forming Technology & Equipment
School of Materials Science and Engineering
Shanghai Jiao Tong University
February, 2012
上海交通大学硕士学位论文 摘要
机器人辅助上肢康复的虚拟现实训练系统的研究

摘要
将机器人引入康复领域，不仅能够满足患者的基本训练需求，提高
康复训练的效率，而且可以为制定更为客观的康复评价体系提供条件。
虚拟现实技术为康复训练提供了重复练****成绩反馈和维持动机三大技
术手段，大量研究结果表明，患者能将在虚拟环境中学会的运动技能迁
移到现实世界中。基于以上背景，本文作了以下几方面研究：
本文首先学****了偏瘫康复的理论知识，对临床偏瘫运动功能康复治
疗方法以及存在的问题有了一定的了解。由此确立了课题的研究目标为
研制一种基于虚拟现实的机器人辅助训练系统，使之能够辅助中枢神经
损伤患者完成临床上要求的康复训练内容。
依据机器人辅助康复训练系统的设计原则即安全性、舒适性、主动
性、便捷性，本文设计了两套用于上肢康复的机器人辅助的虚拟现实训
练软件系统：外骨骼机器人康复训练系统和多功能便携式上肢运动康复
训练系统。这两套系统能满足多种训练模式，患者不仅可以在单关节运
动训练模式下训练，也可以在多关节复合训练模式下进行训练，是适用
于家庭康复的训练系统。
I
上海交通大学硕士学位论文 摘要
课题采用 VC++和 OpenGL 设计了多款用于康复的虚拟游戏场景，
如接气球游戏，弹钢琴游戏，移动小球场景，并将音乐、画面和语言提
示等感官刺激加入到康复训练过程中。另外，为增加患者沉浸感，该系
统还实现了虚拟场景的三维立体显示，患者可选择戴上红蓝立体眼镜，
通过康复机器人与虚拟