RGB-D傳感器在上肢康復機器人中的應用研究.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防和治療。近二十年來,上肢康復機器人已經(jīng)成為腦卒中康復治療的有力工具,但是目前其人機交互功能仍有改善空間。近幾年來,基于計算機視覺的體感交互技術(shù)獲得了人們極大關(guān)注,被譽為“和鼠標一樣偉大”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傳感器在上肢康復機器人中

2、的應用。
　　根據(jù)偏癱病人康復治療過程的階段性特點,本文將Kinect的應用分為兩個場景: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器人帶動患肢運動,本文為此設計了一個4-DoF的外骨骼機器人,并且結(jié)合Kinect進行了半物理仿真實驗。二是患者處于恢復期時,有了更多的自主運動功能,為了提高患者

3、的訓練興趣和依從性,本文設計了基于Kinect的末端牽引式機器人體感交互系統(tǒng),實現(xiàn)了“機器適應人(Machine to Human)”的人機交互效果,首先研究了Kinect在基于圖像的視覺伺服(IBVS)中的應用,實現(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,該方法可以應用于目標抓持物的檢測和游戲模塊的開發(fā)。
　　本文為上述兩個應用場景設計了半物理仿真