付胜男

(北京中医医院顺义医院信息建设部，北京101300)

作者简介：付胜男（1988—），女，助理工程师，主要研究方向为计算机系统运维，fushengnan_123@126.com.

摘要：针对传统上肢康复器械信息处理缓慢、康复效果差的问题，设计基于视觉与触觉双信息的上肢康复训练机器人运维系统。在系统硬件部分，采用三维触觉操作器Phantom操控虚拟手臂，利用Camshift算法完成对不同颜色物体的跟踪，通过加权集成算法实现对触觉压力数据的操作；在系统软件部分，基于ARAT的抓握测试，评估手臂的抓握能力，采用双侧训练模式和脑电训练模式，修复患者肌力受损部位，通过奇异值分解方法，完成对矩阵目标函数值的求解，利用ICP算法处理图像轮廓特征点，实现图像的配准。实验结果表明，该系统配准精度高，可以完成预期目标，且跟踪效果佳。

关键词：视觉；触觉；双信息；上肢康复；训练；机器人；运维

中图分类号：TP242   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)04-0038-04

目前手部功能障碍已成为医学康复界的热点研究方向，对上肢功能障碍进行康复训练是十分重要和关键的医疗手段，及早进行康复训练可以大大降低残疾的可能性［1］。随着科学技术和医疗技术的发展，上肢康复训练机器人是替代医师牵引患者患肢进行康复治疗，完成训练动作的一种医疗设备，不同于一般的工业机器人，它有着特殊的工作对象以及特定的工作环境。传统数据手套结构复杂，导致其灵活度和实用性大大降低［2］，因此相关专家设计了一种可穿戴式装置用于实现数据的处理。该装置穿戴方便，可根据机器人手臂测试抓握力和弯曲度。可穿戴式装置采用压阻式传感器检测手指的活动数据，并能有效评估手部在日常生活中的运动能力，但是该装置用于评估手部功能的信息量太大，处理比较困难［3-5］。由此可知，设计一种上肢康复训练机器人运维系统已迫在眉睫。

1 上肢康复训练机器人运维系统

1.1 系统硬件设计

1.2 本文设计的上肢康复训练机器人运维系统是上肢训练虚拟现实（VR）系统，主要通过视觉、听觉、触觉等感觉通道的真实模仿和互动形成，用于〖HJ*5/9〗实现上肢康复训练。

系统硬件由视觉模块、触觉模块和三维触觉操作器构成。本文利用三维触觉操作器Phantom操控虚拟手臂，并根据虚拟环境情况，实现力觉、视觉和听觉等多感觉的真实互动［6］。

1.1.1 视觉模块

1.1.2 在码本模型中，利用Camshift算法，实现对不同颜色物体的跟踪，过程如下：

1）读入视频图像，消除背景颜色干扰，通过码本模型在矩形窗口上的范围获取前景运动目标；

2）通过Camshift算法追踪前景范围中的目标；

3）根据矩形窗口的方位以及运动评测预估和尺码，得到下一帧目标追踪的搜索窗口［7］；

4）根据得到的搜索窗口，对目标位置进行跟踪预测，获取目标尺寸。