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基于虚拟现实的行人自行车交通违法警示体验平台的设计与实现——王峻极刘东波高岩尤志栋133基于虚拟现实的行人自行车交通违法警示体验平台的设计与实现*王峻极刘东波高岩尤志栋(公安部交通管理科学研究所江苏无锡214151)摘要在分析我国行人自行车交通安全教育现状的基础上，研究了基于虚拟现实技术的行人自行车交通违法警示体验平台的关键技术，提出了设计方案，并加以设计和实现。
通过该装置，体验者可通过立体投影设备，控制设备(键盘，游戏手柄等)，以不同身份、不同视角等进行虚拟交通违法体验，实际感受步行、骑自行车交通违法和不安全行为可能带来的危险。
关键词行人；自行车；交通违法；体验平台；虚拟现实中图分类号：X951文献标志码：A doi：10．3963／j．i ss n1674—4861．2013．0t．028O引言在我国城市交通系统中，步行、自行车占全部方式的60％以上[1]，同时交通事故死亡人数也一直占总数的较高比例，特别是自行车所占比例呈逐年升高趋势，见表1[2]。
行人和自行车骑乘人是交通参与者中的弱势群体，容易受到伤害，同时受到的安全教育少，对法律法规不熟悉，安全知识少。
尤其是违法的危害认识程度低，常有机动车不敢碰撞或是机动车驾驶人会主动避让等心理。
目前，我国针对行人、自行车驾驶人交通安全宣传教育的形式呆板、手段单一，尤其是带有互动性质的体验式交通安全科普教育尚属空白。
随着信息技术和图像技术的飞速发展，运用虚拟现实技术构建虚拟现实的行人自行车交通违法警示体验平台已经可行。
针对行人和自行车骑乘人交通违法行为特点与心理，通过构建虚拟现实的道路交通场景和常见的交通冲突事件环境等，体验者通过配戴立体眼镜在三维立体播放环境中，以不同身份、视角身临其境体验交通违法可能带来的危险，使其感受如同现实发生过危险一样，深刻铭记，具有广阔的应用前景。
1虚拟现实技术1。
1虚拟现实技术在交通安全宣传教育应用基础虚拟现实(vi rt ual r eal i t y，V R)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。
虚拟现实技术研究与发展实战作业指导书第1章虚拟现实技术概述 (3)1.1 虚拟现实技术定义及发展历程 (3)1.2 虚拟现实技术的应用领域 (4)1.3 虚拟现实技术的主要技术构成 (4)第2章虚拟现实硬件设备 (4)2.1 头戴式显示器 (5)2.1.1 技术特点 (5)2.1.2 分类 (5)2.1.3 发展趋势 (5)2.2 位置追踪设备 (5)2.2.1 技术原理 (5)2.2.2 分类 (6)2.2.3 关键功能指标 (6)2.3 手势识别设备 (6)2.3.1 技术原理 (6)2.3.2 分类 (6)2.3.3 应用场景 (7)2.4 立体声音响设备 (7)2.4.1 原理 (7)2.4.2 分类 (7)2.4.3 关键功能指标 (7)第3章虚拟现实软件技术 (8)3.1 虚拟现实建模技术 (8)3.2 纹理映射与材质技术 (8)3.3 阴影与光照技术 (8)3.4 碰撞检测与物理引擎 (8)第4章虚拟现实系统设计与开发 (8)4.1 虚拟现实系统设计原则 (8)4.1.1 用户体验优先 (9)4.1.2 系统功能优化 (9)4.1.3 创新性与实用性相结合 (9)4.1.4 安全性与可靠性 (9)4.2 虚拟现实系统开发流程 (9)4.2.1 需求分析 (9)4.2.2 系统设计 (9)4.2.3 系统开发 (9)4.2.4 系统集成 (9)4.2.5 系统测试与调试 (9)4.2.6 系统部署与维护 (9)4.3 虚拟现实系统评估与优化 (10)4.3.1 用户体验评估 (10)4.3.2 功能评估 (10)4.3.3 安全性与可靠性评估 (10)4.3.4 优化策略 (10)第5章基于虚拟现实的交互设计 (10)5.1 交互设备与交互方式 (10)5.1.1 交互设备 (10)5.1.2 交互方式 (10)5.2 交互界面设计原则 (11)5.2.1 简洁明了 (11)5.2.2 一致性 (11)5.2.3 反馈及时 (11)5.2.4 易用性 (11)5.2.5 可扩展性 (11)5.3 交互设计在虚拟现实中的应用实例 (11)5.3.1 教育领域 (11)5.3.2 医疗领域 (11)5.3.3 娱乐领域 (12)5.3.4 设计领域 (12)第6章虚拟现实在行业中的应用 (12)6.1 教育培训领域 (12)6.1.1 虚拟实验 (12)6.1.2 历史文化教学 (12)6.1.3 职业技能培训 (12)6.2 医疗健康领域 (12)6.2.1 医学教育 (12)6.2.2 心理治疗 (12)6.2.3 康复训练 (13)6.3 房地产与室内设计领域 (13)6.3.1 虚拟看房 (13)6.3.2 室内设计预览 (13)6.4 军事与航空航天领域 (13)6.4.1 军事训练 (13)6.4.2 航空航天模拟 (13)6.4.3 航空维修培训 (13)第7章虚拟现实与增强现实技术 (13)7.1 增强现实技术概述 (13)7.2 虚拟现实与增强现实技术的融合 (14)7.3 增强现实技术在虚拟现实中的应用 (14)7.3.1 虚拟导览 (14)7.3.2 医疗辅助 (14)7.3.3 教育培训 (14)7.3.4 娱乐与游戏 (14)7.3.5 设计与制造 (14)第8章虚拟现实技术发展趋势 (15)8.1 虚拟现实技术发展现状与挑战 (15)8.1.1 发展现状 (15)8.1.2 挑战 (15)8.2 虚拟现实技术未来发展趋势 (15)8.2.1 硬件设备发展趋势 (15)8.2.2 软件技术发展趋势 (15)8.2.3 产业发展趋势 (15)8.3 我国虚拟现实产业发展策略 (15)8.3.1 政策支持与引导 (16)8.3.2 加强核心技术研发 (16)8.3.3 推动产业应用与创新 (16)8.3.4 完善产业链与生态建设 (16)8.3.5 培养人才与普及教育 (16)第9章虚拟现实项目实战案例 (16)9.1 项目背景与需求分析 (16)9.2 系统设计与实现 (16)9.3 项目测试与优化 (17)9.4 项目总结与反思 (17)第10章虚拟现实技术研究与发展建议 (18)10.1 虚拟现实技术研究方向 (18)10.1.1 基础理论研究 (18)10.1.2 关键技术研发 (18)10.1.3 应用领域拓展 (18)10.2 虚拟现实技术发展策略与政策建议 (18)10.2.1 政策支持 (18)10.2.2 产业协同 (18)10.2.3 市场推广 (19)10.3 虚拟现实技术人才培养与教育 (19)10.3.1 专业建设 (19)10.3.2 实践教学 (19)10.3.3 继续教育 (19)10.4 虚拟现实技术的未来展望与挑战 (19)10.4.1 未来展望 (19)10.4.2 挑战 (19)第1章虚拟现实技术概述1.1 虚拟现实技术定义及发展历程虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种通过计算机技术创建和模拟虚拟世界，为用户提供沉浸式交互体验的技术。
论文虚拟现实技术浅谈虚拟现实技术摘要虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是近年来新兴的借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。
概括介绍了虚拟现实技术的概念、特征及应用领域，涉及的关键技术，最新研究进展，应用与前景展望。
关键词虚拟现实技术，研究现状，相关应用，信息安全一．虚拟现实的概念、特征及应用领域虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。
虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是指借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段，其核心是建模与仿真。
虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设各等方面。
模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。
感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。
除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。
自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。
传感设备是指三维交互设备。
常用的有立体头盔、数据于套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器等。
（虚拟现实技术穿戴的装备）GrigoreBurdea和Philippe Coiffet在著作“Virtual Reality Technology”一书中指出，虚拟现实具有三个最突出的特征，即人们称道的“3I”特性：交互性(interactivity) 、沉浸感(Illusion of Immersion) 和构想性(imagination)。
罗技vr赛车设备使用说明罗技VR赛车设备使用说明一、产品介绍罗技VR赛车设备是一款专为赛车游戏设计的虚拟现实设备。
它包括一台VR头盔和配套的方向盘、踏板等装置，让玩家能够身临其境地感受赛车驾驶的乐趣。
二、设备配置1. VR头盔：罗技VR赛车设备搭载高清晰度显示屏，能够提供逼真的视觉效果，让玩家仿佛置身于真实赛车场景中。
2. 方向盘：罗技VR赛车设备的方向盘具有精确的力反馈系统，能够实时模拟赛车转向的力度，带来真实的驾驶感受。
3. 踏板：踏板设计合理，踩下去的力度与真实赛车踏板相似，能够给玩家带来真实的加速和刹车体验。
三、使用步骤1. 确保电脑系统和游戏软件已经安装完毕，并且设备已连接好。
2. 将VR头盔戴在头部，并调整好合适的位置，确保能够清晰地看到屏幕。
3. 将方向盘放置在合适的位置，确保能够轻松地操作。
4. 将踏板放置在合适的位置，确保能够舒适地使用。
5. 打开游戏软件，并在游戏设置中选择罗技VR赛车设备作为控制器。
6. 根据游戏的提示进行操作，即可开始享受赛车驾驶的乐趣。
四、注意事项1. 使用设备前，请确保设备和电脑连接稳定，避免在游戏过程中断开连接。
2. 在使用设备时，建议将周围的环境调暗，以增强虚拟现实的沉浸感。
3. 使用设备时，请注意保持良好的姿势，避免长时间保持一个姿势造成不适。
4. 使用设备时，请确保周围没有障碍物，以免发生碰撞或意外伤害。
5. 在使用设备时，建议适度休息，避免过度疲劳。
五、常见问题解答1. 如何调整VR头盔的清晰度？答：VR头盔上通常有一个调节旋钮，可以根据个人视力调整清晰度。
2. 设备无法连接电脑怎么办？答：请检查设备的连接线是否插好，并确保电脑已正确安装设备驱动程序。
3. 方向盘没有力反馈怎么办？答：请检查设备的电源是否连接正常，并在游戏设置中调整力反馈的参数。
4. 使用设备时会感到晕眩怎么办？答：这可能是因为使用设备时间过长，建议适度休息或调整VR头盔的清晰度。
现代电子技术Modern Electronics TechniqueJun.2023Vol.46No.122023年6月15日第46卷第12期0引言虚拟现实技术通常是通过计算机的模拟，将现实世界的真实场景模拟到虚拟环境中，并且可以提供给用户多种交互方式，这样就会给使用者一种等同于真实环境的沉浸式体验[1]。
现阶段虚拟现实技术已在自动驾驶、VR 影视、虚拟游戏、医疗等领域取得了广泛的应用[2⁃3]。
而虚拟手术则是将虚拟现实中的物体碰撞检测、姿态传感、3D 物体旋转、虚拟场景构建等相关理论技术引入到医学领域[4⁃5]。
现有的医学临床实践培训相对比较依赖尸体、模型、动物等，而且成本高、风险系数大。
而虚拟现实技术的出现给这一医学问题提供了解决方法，在减少手术成本、提高培训效率、降低可行性风险方面，虚拟交互手术比传统临床培训更具优势[4⁃5]。
国内外目前针对虚拟现实系统的开发在医学各个领域也取得了很多成效[6⁃7]。
在智能仿真医学方面，研究人员将计算机技术与医学进一步融合拓展，市面上已经有很多成熟的产品投入使用[8]。
肖文君等人设计了医学图像观察系统，为医师在医学中的诊断提供了支持[9]。
为了能够增强使用者的沉浸感和体验感，虚拟过程复现医生在使用手术器械对人体器官进行触碰、感知、操作等情景，虚拟手术仿真系统具有提供实时力反馈的能力[10]。
王穗源等人探讨研究了数字化虚拟技术在胫骨DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2023.12.024引用格式：弭博岩，王鹏龙，王萌，等.骨科手术仿真模拟训练系统的构建研究[J].现代电子技术，2023，46（12）：141⁃145.骨科手术仿真模拟训练系统的构建研究弭博岩，王鹏龙，王萌，郑奋（海军军医大学计算机与仿真技术教研室，上海200000）摘要：针对现阶段骨科手术培训实践性弱、手术风险系数大、耗材成本高的缺点，文中提出一种将虚拟现实技术与骨科手术相结合的骨科手术训练系统。
T互联网+通信丄nternet Communication虚拟现实技术发展及其军事训练应用浅析□孙立功赵百顺金成江陆军工程大学通信士官学校虚拟现实（Virtual Reality，V R )技术是指用计算机技术及相应的硬件设备模拟出一个虚拟世界，并通过视觉、听觉甚至触觉等模拟，实现身临其境的“真实”感官体验和对虚拟世界元素的交互。
一、虚拟现实技术发展历程及现状1.1虚拟现实技术发展历程最早可追溯到的虚拟现实概念，是1935年斯坦利温鲍姆（Stan丨ey G.W e i n h a u m)的科幻小说《皮格马利翁的眼镜》，小说描写的神奇眼镜可为佩戴者加人嗅觉、触觉甚至现代实景交互等功能m。
30年以后，美国的Morton Heileg开发出了第一款V R头 盔设备，让虚拟现实从概念变成了现实。
在其后的几十年里，越来越多的科学家投人到V R研究领域，但虚拟现实技术更多的处在技术研究阶段，发展长期缓慢。
1994年日本游戏公司S e g a和任天堂分别针对游戏产业推出了相应的V R产品，V R的硬件研究进人了一个新的发展时期。
进入21世纪以来，计算机技术、大数据、人工智能等迅速发展，虚拟现实技术也进入快速发展阶段。
2016年以来，互联网业各大巨头纷纷进军V R领域，虚拟现实技术也走下殿堂进入普通消费者的视野，在各行业迅速应用，进人爆发发展阶段。
1.2虚拟现实技术的突出优势一是多感官沉浸性。
虚拟现实技术通过眼、耳、鼻、舌、身等给用户带来全面的视觉、听觉、嗅觉、味觉以及触觉等沉浸式的感受。
比如通过V R看房时，通过立体环境渲染，让看房者获得身临其境的感受，能看到宜居的环境、闻到花的香甜、触到装饰品的质感，获得生活其中的幸福感受。
二是多维度交互性。
虚拟现实技术借助鼠标、键盘之外的数据手套、头戴式显示器、运动追踪器、力反馈装置等专用多维交互设备，实现交互者对虚拟世界物体的操作以及获得相应反馈。
比如虚拟现实技术开发的军事训练系统中，受 训者在操作各种武器时可以对武器进行拆解组装，发射子弹时有后坐力反馈；在驾驶车辆时能够进行方向控制、档位切换；当装备损坏时还能够对装备进行维修等等。
00虚拟现实技术的国内外研究现状与发展_计算机网络论文_计算机论文_摘要：虚拟现实技术是一门新兴边缘的技术，研究内容涉及多个领域，应用十分广泛，被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。
从虚拟现实的概念出发，对虚拟现实技术的国内外研究现状进行了充分论述，并展望了虚拟现实的发展趋势。
关键词：虚拟现实；研究现况；发展趋势中图分类号：F061.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3198(2009)02-0279-02 1 虚拟现实虚拟现实(VirtualReality，简称VR)，又译为临境，灵境等。
从应用上看它是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术，也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。
这种计算机领域最新技术的特点在于以模仿的方式为用户创造一种虚拟的环境，通过视、听、触等感知行为使得用户产生一种沉浸于虚拟环境的感觉，并与虚拟环境相互作用从而引起虚拟环境的实时变化。
现在与虚拟现实有关的内容已经扩大到与之相关的许多方面，如“人工现实”(Artifi-cialReality)、“遥在”(Telepresence)、“虚拟环境”(VirtualEnvironment)、“赛博空间”(Cyberspace)等等。
2 国外虚拟现实技术研究现状计算机的发展提供了一种计算工具和分析工具，并因此导致了许多解决问题的新方法的产生。
虚拟现实技术的产生与发展也同样如此，概括的国内外虚拟现实技术，它主要涉及到三个研究领域：通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果；建立对虚拟世界的观察界面；使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。
2.1 VR技术在美国的研究现状美国是虚拟现实技术研究的发源地，虚拟现实技术可以追溯到上世纪40年代。
最初的研究应用主要集中在美国军方对飞行驾驶员与宇航员的模拟训练。
中国组织工程研究与临床康复第１４眷第３５期２０１０—０８—２７出版 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｖｅ Ｔｉｓｓｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｄｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｕｇｕｓｔ ２７，２０１０ Ｖｏｌ １４，Ｎｏ．３５
力反馈远程康复训练虚拟驾驶系统的软件设计料★◆ 王月姣，宋爱国 Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｆｏｒｃｅ—ｆｅｅｄｂａｃｋ ｖｉｒｔｕａｌ ｄｒｉｖｉｎｇ ｔｅｌｅ—ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ Ｗａｎｇ Ｙｕｅｊｉａｏ。Ｓｏｎｇ Ａｉ—ｇｕｏ Ａｂｓｔｒａｃｔ ＢＡＣＫＧＲＯＵＮＤ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｇｉｎｇ ｏｆ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｄｅｍａｎｄｓ ｆｏｒ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ ｒｏｂｏｔ
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Ｗａｎｇ ＹＪ，Ｓｏｎｇ ＡＧ．Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｆｏｒｃｅ－ｆｅｅｄｂａｃｋ ｖｉｒｔｕａｌ ｄｒｉｖｉｎｇ ｔｅｌｅ—ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｚｈｏｎｇｇｕｏ Ｚｕｚｈｉ Ｇｏｎｇｃｈｅｎｇ Ｙａｎｊｉｕ ｙｕ Ｌｉｎｃｈｕａｎｇ Ｋａｎｇｆｕ．２０１０；１４（３５）：６４７９—６４８２ ［ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｒｔｅｒ．ｃｎ ｈｔｔｐ：／／ｅｎ．ｚｇｌｃｋｆ．ｃｏｍ】
摘要 背景：国内随着人口老龄化现象加剧，对康复训练的需求日益迫切。机器人技术与康复医学理论、网络通讯技术相结合的 康复训练机器人能够有效解决传统康复训练的缺点与不足，已成为康复领域的研究热点。 目的：针对上肢运动功能障碍患者康复训练需要，设计了一套用于远程康复训练的力反馈虚拟驾驶软件系统。 方法：采用异步流式套接字模型进行网络通讯，ＡＤＯ数据库管理技术进行信息管理，虚拟现实技术构建虚拟驾驶环境。采 用数据库管理技术取代传统的基于文件的数据处理技术提高了系统信息管理效率：患者端虚拟驾驶环境的构建增加了康复 训练的趣味性：且具有直观清晰的数据和视频显示界面。 结果与结论：该系统具有直观清晰的实时视频和数据显示界面、高效的数据管理技术、有趣的虚拟驾驶环境等特点，为临 床应用奠定了基础。 关键词：远程康复；力反馈；ＡＤＯ；ＯｐｅｎＧＬ￣虚拟驾驶 ｄｏｉ：１０ ３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７３—８２２５．２０１０．３５．００５
王月姣，宋爱国． 反馈远 康复训练虚拟驾驶系统的软件设计［Ｊ】．中国组织工程研究与临床康复，２０１０，１４（３５）：６４７９—６４８２ 【ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ．ｃｒｔｅｒ．ｏｒｇ ｈｔｔｐ：／／ｃｎ．ｚｇｌｃｋｆ．ｃｏｍ】
０引言 估计到２０１５年，国内６Ｏ岁以上老人将超过 ２亿；中国也是世界上残障人士最多的国家。对 于因脑卒中和各种事故引起的肢体运动功能障 碍患者来说，及时进行康复锻炼，尤其是在身 体情况稳定后的前３个月内进行积极有效的康 复锻炼，可以明显改善患者运动功能的最终康 复程度，明显减少终身残疾的可能性 １］０国内由 于残障人口众多，人口老龄化日趋加剧，对康 复训ｌ练的需求日益迫切。机器人技术结合康复 医学理论的康复机器人研究是康复领域的研究 热点，能够有效解决传统康复训练的缺点与不 足【２＿３］。 力反馈远程康复训练虚拟驾驶系统适用于 ｜ＳＳＮ １ ６７３．８２２５ ＣＮ ２１—１ ５３９，Ｒ ｃｏＤＥＮ：ｚＬＫＨＡＨ 上肢运动功能障碍患者进行肩、肘关节康复训 练。患者借助康复训练方向盘进行运动，通过 控制方向盘以及脚踏来控制虚拟驾驶环境中的 汽车。同绕定点进行圆弧运动的训练方式相比， 利用方向盘模拟汽车驾驶进行康复训练的运动 模式有助于患者日常生活能力的恢复；训练时 利用脚踏板控制汽车行驶速度，有助于提高患 者的运动协调性。 本文对力反馈远程康复训练虚拟驾驶系 统进行了简要介绍，主要介绍了系统软件部 分：工业控件的引入使得信息显示界面直观 清晰；采用数据库管理技术取代传统的基于 文件的数据处理技术提高了系统信息管理效 率；借助可靠的网络通讯实现远程康复训练； 虚拟驾驶环境的构建增加了康复训练的趣味 ｌ生。
Ｒｅｍｏｔｅ ＣｏｎｔｒｏＩ ａｎｄ Ｔｅｌｅｒｏｂｏｔ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．ＳｃｈｏｏＩ ｏｆ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｅｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓ ， Ｎａｎｊｉｎ９ ２１００９６， Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｃｈｉｎａ
Ｗａｎｇ Ｙｕｅｊｉａｏ￣ｒ， Ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｆｏｒ ｍａｓｔｅｒ。ｓ ｄｅｇｒｅｅ，Ｒｅｍｏｔｅ ＣｏｎｔｒｏＩ ａｎｄ＂ｒｅｌｅｒｏｂｏｔ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９６． Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｃｈｉｎａ １３９１３３１４１４３Ｉ＠１３９ ｃｏｍ
Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ：ｔｈｅ ＮａｔｉｏｎａＩ Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ， Ｎｏ ２００８ＡＡ０４０２０２＂； ｔｈｅ ＮａｔｉｏｎａＩ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ＰｒＯｇｒａｍ ＯｆＣｈｉｎａ Ｎｏ ２００８ＢＡ１５０Ｂ０５
Ｒｅｃｅｉｖｅｄ：２０１０＿０３—１９ Ａｃｃｅｐｔｅｄ：２０１０－０５—１８
东南大学仪器科 学与工程学院，测 控技术江苏省重 点实验室，江苏省 南京市２１００９６
王月姣★，女， １９８５年生，山东 省烟台市人，汉 族，东南大学仪器 科学与工程学院 在读硕士，主要从 事远程康复训练
机器人的研究。 １ ３９１ ３３１４１４３＠ １３９ ｃｏｍ
中图分类号：Ｒ３１８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—８２２５
（２０１０）３５—０６４７９－０４
收稿日期：２０１０ ０３—１９ 修目日期：２０１０－０５—１８ （２０１００３１９０１９／Ｇ Ａ）
６４７９ ｗＷＷ．ＣＲＴＥＲ伽 ＿主月姣．等 句反馈远程凌复讽练逄撒驾驶系统钓软傅设计 １材料、方法及结果 １．１ 系统简介 工作原理：系统由治疗师、治疗师端计算机、通信网 络、患者端康复训练方向盘、患者端计算机和患者六部 分组成。工作原理见图１。康复训练方向盘接收患者端 计算机的控制命令，辅助忠者患肢进行康复训练，同时 检测患者康复训练相关数据并上传给患者端计算机；患 者端计算机实时显示患者康复训练视频、检测数据、当 前训练方案，此外还采用虚拟现实技术构建了一个虚拟 驾驶系统；患者和治疗师借助于通信网络实现远程通 讯；治疗师端计算机实时显示患者训练视频、相关训练 数据及当前训练方案；治疗师根据治疗师端计算机提供 的患者康复训练信息实时修改训练方案。 机械结构：机械部分由方向盘、转动限位器、方向盘 联轴器、扭矩传感器、联轴器、直流伺服电机、光电编 码器和脚踏传感器组成，见图２。 方向盘承载患者忠肢；转动限位器限定了方向盘的 极限转角，避免转角过大对患肢造成二次伤害，从机械 上保证康复训练的安全性；两个联轴器衔接方向盘中 轴、扭矩传感器和电机转轴并传递扭矩，适当补偿轴因 制造、安装等原因造成的径向、轴向误差，还具有缓冲 和吸振的作用；扭矩传感器检测患者患肢对方向盘的作 用力；直流伺服电机根据训练模式提供助力或阻力力矩 辅助患者进行康复训练，反应速度快，转矩和转速波动 小，低速时可平稳运行，机械特性和调节特性线性度好； 光电编码器通过光电转换将转轴的几何位移量转换成 脉冲数字量，是康复训练过程中方向盘的位置转角传感 器；脚踏及速度传感器采集患者对速度的控制信息。 反馈力控制：为了实现良好的康复效果，必须根据患 者训练情况实时调整反馈力，保持系统稳定。目前有关 运动控制策略可分为：力控制策略、力场控制策略及生 物电信号控制策略【４Ｊ。本系统采用力场控制，反馈力的 计算公式如下，其中（Ｘ，ｙ）为实测忠肢运动位置坐标， （Ｘ０，Ｙｏ）为预定位置坐标，ｋ、Ａ、Ｂ为常数，由治疗师根 据患者康复训练情况设定。 ｛ｒ＝√（ —Ｘｏ） －Ｉ－（Ｙ—ｙｏ） ’ ｆ＝ｋ（ｒ一 ）Ｐ ＋ Ｉ
