基于Kinect的上肢康复辅助系统的特性评价.pdf

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1、基于Kinect的上肢康复辅助系统的特性评价宋璇2015年6月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540基于Kinect的上肢康复辅助系统的特性评价作者姓名宋璇学院名称生命学院指导教师郭书祥教授答辩委员会主席李勤教授申请学位工程硕士学科专业生物医学工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月11日StudyontheCharacteristicsEvaluationofaKinect-basedUpperlimbRehabilitationSystemXuanSongCandidateName：SchoolorDepar

2、tment:SchoolofLifeScienceFacultyMentor:Prof.ShuxiangGuoChair,ThesisCommittee：Prof.QinLiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：BiomedicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June,11,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除

3、特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：2015年6月11日北京理工大学硕士学位论文摘要机器人技术的发展及其与临床康复医学的结合为康复机器人研究提供了一个很好的契机。外骨骼上肢康复机器人的研究，在康复领域已经取得了普遍认同，相比于传统的康复手段，康复机器人优化了中风患者的康复训练模式，将医师从繁重的体力劳动中解脱出来。配合具

4、有挑战性和趣味性的康复游戏以及自然的人机交互游戏控制，能够有效强化患者的康复意愿以及治疗效果。为此，本文首先对国内外上肢康复机器人系统的科研进展进行了较为深入的研究和分析，对导致偏瘫运动障碍的脑中风患病原理和康复原理进行深入学习，归纳总结了上肢康复系统设计的目标、方法和原则。接着介绍了本课题组搭建的5自由度外骨骼式上肢康复机器人设备，可以实现肩膀、肘部、手腕的平面、曲面运动。该系统采用双边康复策略，达到运动神经系统的复健。为完善该康复系统，本文研究了基于Kinect的手部运动追踪和5种静态手势识别，旨在通过二者的结合为康复游戏提供自然

5、的交互模式。手部运动追踪利用Kinect的骨骼跟踪实现，并通过实验确定了最佳跟踪距离，验证了跟踪的稳定性和鲁棒性良好。静态手势识别分别采用了基于Kinect深度图像和基于色彩空间模型的两种手势识别方案，对二者的手势分割性能进行了4种不同实验环境下的比对分析。分别对500例手势识别样本进行实验，其中基于Kinect的手势识别平均准确率为93.4%，可以满足康复游戏控制的需求。最后通过Kinect运动追踪技术设计实现了“连线”康复游戏，并集成上肢康复系统进行实验，验证了系统的可行性。关键词：外骨骼式上肢康复机器人；Kinect；运动追踪；

6、手势分割；手势识别I北京理工大学硕士学位论文AbstractThedevelopmentofrobottechnologyandtheclinicalrehabilitationmedicalsciencecombingtogetherprovidesagoodopportunityforrehabilitationrobotresearch.Researchonexoskeletonarmrehabilitationrobothasachieveduniversalrecognitioninthefieldofrehabilitat

7、ion.Comparingwiththetraditionalmeansofrehabilitation,rehabilitationtrainingmodeofstrokepatientsisoptimizedbyrehabilitationrobot,anddoctorswillbefreefromtheheavymanualwork.Cooperatingwithchallengingandinterestingrehabilitationgameandnaturalhuman-computerinteractiongameco

8、ntrol,itcaneffectivelystrengthenthepatients'willingnesstorehabilitateandtreatmenteffects.Therefore,thispaperfi