RGB-D傳感器在上肢康復(fù)機(jī)器人中的應(yīng)用研究.pdf

1、腦卒中是老年人常見病,往往造成患者身體偏癱。社會老齡化的加劇促使越來越多的國家重視腦卒中疾病的預(yù)防和治療。近二十年來,上肢康復(fù)機(jī)器人已經(jīng)成為腦卒中康復(fù)治療的有力工具,但是目前其人機(jī)交互功能仍有改善空間。近幾年來,基于計(jì)算機(jī)視覺的體感交互技術(shù)獲得了人們極大關(guān)注,被譽(yù)為“和鼠標(biāo)一樣偉大”的Kinect體感傳感器能以較低的成本提供優(yōu)良的RGB-D數(shù)據(jù),并且在專業(yè)級芯片上實(shí)現(xiàn)了人體數(shù)字骨架的跟蹤。本文主要研究Kinect傳感器在上肢康復(fù)機(jī)器人中

2、的應(yīng)用。
　　根據(jù)偏癱病人康復(fù)治療過程的階段性特點(diǎn),本文將Kinect的應(yīng)用分為兩個場景:一是患者處于癱軟期和痙攣期時,為了提高患者的居家自主訓(xùn)練能力,本文通過Kinect來測量醫(yī)師或患者的健肢軌跡,將其作為患肢的鏡像運(yùn)動軌跡,經(jīng)過卡爾曼濾波后提取關(guān)節(jié)角度直接控制外骨骼機(jī)器人帶動患肢運(yùn)動,本文為此設(shè)計(jì)了一個4-DoF的外骨骼機(jī)器人,并且結(jié)合Kinect進(jìn)行了半物理仿真實(shí)驗(yàn)。二是患者處于恢復(fù)期時,有了更多的自主運(yùn)動功能,為了提高患者

3、的訓(xùn)練興趣和依從性,本文設(shè)計(jì)了基于Kinect的末端牽引式機(jī)器人體感交互系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了“機(jī)器適應(yīng)人(Machine to Human)”的人機(jī)交互效果,首先研究了Kinect在基于圖像的視覺伺服(IBVS)中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了患肢和末端夾持器的“握手式”自動對接;其次創(chuàng)新性地提出了一種獲得指示方位(position indicated)的方法,該方法可以應(yīng)用于目標(biāo)抓持物的檢測和游戲模塊的開發(fā)。
　　本文為上述兩個應(yīng)用場景設(shè)計(jì)了半物理仿真