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基于光学运动捕捉的上肢康复机器人可用性测试研究研究背景随着社会的发展和老年化的加剧，老年人易发的中风、偏瘫等脑血管疾病的发病率也随之增加，患者主要表现为肢体运动障碍。利用康复机器人进行康复训练逐渐成为治疗肢体运动障碍的主要方式，上肢康复机器人的作用是实现患者上肢运动功能重建，使患者回归日常生活。而上肢康复机器人由于设计的不合理往往在临床中出现使用错误，从而对患者康复效果产生影响，严重者将危及患者生命，所以对上肢康复机器人进行可用性测试是十分必要的工作。医疗器械的可用性工程可用性就是在保证安全性的前提下考核人机交互的有效性、效率、易学度、满意度 ；是在设备预期使用 / 预期用途范围内，指定的操作者在指定环境下完成指定目标的有效性、效率和满意度的度量。

效率和满意度两方面的特性与医疗器械的人机交互和安全性非直接相关，医疗器械的可用性工程对此不予关注。另外两个特性，即有效性和易学度，成为医疗器械的可用性工程关注的内容。

可用性工程过程试图通过降低使用错误和使用错误的风险来实现合理的可用性。

可用性工程过程旨在达到合理的可用性，依次尽可能减少使用错误和尽可能降低与使用有关的风险。可用性测试指标模型受试者ANSI/AAMI HE75: 2009 标准提出，对于后期总结性可用性测试，每个不同的用户组只需要 15 到20名参与者就可以进行。因此本次实验招募15 名受试者，其中 8 名男性、7 名女性，

年龄( 23． 4 ± 1 ． 7 ) 岁;

身高( 1 ． 7 ± 0 ． 08 ) m;

体重( 60 ． 73 ± 10． 15) kg;

体重指数( 20． 92 ± 1． 82) kg /m2。

入组标准为无上肢关节和肌肉疾患的正常成年人。

排除标准: 1) 患有脑卒中、偏瘫及有上述病史者;

2) 患有脑损伤及脑神经功能障碍及有上述病史者;

3) 上肢关节、肌肉疼痛或有骨折、关节脱位病史者。实验设备本次实验选择了*_**的上肢康复机器人 SFＲobot 作为研究对象，该上肢康复机器人适用于脑卒中、外伤、术后等原因所致的上肢功能障碍患者。整个系统包括患者训练设备和医生操作界面。康复机器人具有 6 个自由度: 肩关节内收/外展、屈/伸、内旋/外翻、肘关节屈/伸、前臂旋前/旋后、腕关节屈/伸，能够实现被动训练、主动训练以及虚拟现实游戏训练，

测试任务测试准备: 本次实验的三维运动学数据由瑞典Qualisys 公司的光学式运动捕捉系统采集。Qualisys光学式动作捕捉系统使用高速摄像机来精确捕捉带有主动或被动标记点的可测量物体的运动。采集系统由数台超高速红 外摄 像 机 Miqus1、分 析 软 件QTM、校准设备、反光标记球 Maker 和设备固定装置组成。在受试者右上肢各关节点表面的皮肤表面贴上反光球Marker，要求受试者身穿紧身且无反光材料的上衣，以减少对实验结果的影响。将6个Miqus1高速红外摄像机分布在上肢康复机器人和受试者周围，位置摆放以每台摄像机尽可能捕捉到所有 Marker 点为准。将摄像机与系统网络和 PC 端正确连接，启动 Qualisys 运动捕捉系统配套分析软件 QTM，进行系统标定，得到系统精度为 0． 019 mm，采样频率为 100 Hz。

测试内容: 让受试者在上肢康复 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 练过程中肌肉拉伸效果和座位高度设置的问题。通过会后访谈发现，有 4 名受试者反应手部固定装置对手指挤压过度，在训练过程中出现手指麻木的情况。有 3 名受试者反应在训练过程中存在手腕过度外翻和过度内翻的现象，从而使前臂肌肉过度拉伸产生撕裂感，这种情况与运动捕捉系统采集的腕关节屈伸角度变化规律相符。另外有 2 位受试者反应座椅高度过低，他们不得不离开座位表面才能完成康复训练。经过观察发现这两名受试者分别为男生组和女生组中身高为最小值的人，分别为: 男生 1． 64 m，女1． 54 m，这反应出边缘身高的受试者对上肢康复机器人的舒适性不高，后期改进设计可考虑增加座椅高度。谢谢[文章尾部最后300字内容到此结束,中间部分内容请查看底下的图片预览]请点击下方选择您需要的文档下载。

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