外骨骼式康复机器人交互设计开题报告

1. 研究目的与意义

目的：本课题旨在根据现有外骨骼机器人的功能、形态、交互界面和交互方式进行调研和分析，利用产品设计和交互设计相关的知识明确用户定位及需求特点、分析用户行为，为用户提供舒适、高效、友好的外骨骼式康复机器人交互界面。

意义：外骨骼式康复机器人交互设计研究不仅可以提高用户对外骨骼机器人的接受度，更能深入了解交互界面设计中的设计流程。

本课题参照外骨骼机器人结构与功能设计，结合康复训练的使用流程、服务性质、界面的易操作性和可视化要求，设计出完整的、易于使用的交互界面。

2. 国内外研究现状分析

国外的外骨骼机器人研究成果主要有上世纪60年代由通用电气公司研制的 hardiman，是世界上首次提出的外骨骼机器人，这款全身外骨骼机器人旨在为士兵提供助力服务；美国sarcos公司开发的xos型号外骨骼机器人，是一款军用的设备，可以帮助穿戴者轻松获得 10 倍的放大力量，还能灵活完成高难度的动作；2000年，由美国加州大学和芝加哥康复研究所合作研发了一款上肢康复机器人arm guide；另一款用于上肢康复训练的外骨骼机器人pneu-wrex，该机器人使用气压装置驱动，整体质量轻且体积小；亚利桑那州大学的生物工程和神经接口设计中心研发的名为rupert的上肢康复外骨骼机器人，用于中风病人的上肢循环动作训练。

我国在外骨骼机器人领域的研究起步较晚，但在不断的提升和发展中，现主要致力于医疗方面研究，取得的成果有由华中科技大学的图像处理与智能控制实验室研发的由直流电动机构成的上肢外骨骼机器人；北京理工大学的医疗工程系统技术实验室研发的一款3自由度的上肢外骨骼康复应用机器人，包含一个肘关节和两个手腕关节，可以完成肘部旋转以及手腕屈伸动作；哈尔滨工业大学研究的一款 5 自由度的穿戴式上肢外骨骼机器人，主要应用于单侧肢体受损的伤残患者的康复训练。

外骨骼机器人交互设计的研究对象主要是外骨骼结构和用户，也就是机械和人，机械和人的交互媒介是电子信号和界面。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：1、 国内外康复外骨骼机器人设计现状调研与分析，全面收集相关的设计资料与技术资料；2、 国内外康复机器人与人之间交互现状调研与分析；3、 外骨骼康复机器人的功能现状及问题分析；4、 外骨骼康复机器人的用户定位和需求分析；5、 外骨骼康复机器人用户功能设计方案研究；6、 用户界面的使用方法、操作步骤分析及确定；7、 各功能层级界面设计；8、 各界面设计方案的用户调研及分析；9、 界面设计最终方案确定、制作及动态效果制作；10、 外骨骼康复交互机器人用户界面终端展示；11、 紧扣毕业设计课题，进行相关的设计理论的研究，撰写毕业论文。

时间安排： 2018.11.22 - 2019.12.9国内外外骨骼康复机器人设计现状调研及分析，全面收集相关的设计资料与技术资料；国内外骨骼康复机器人基本现状分析；外骨骼康复交互机器人的用户定位及需求分析；完成开题报告。

2018.12.20 - 2019.1.9深入调研，完成外骨骼康复交互机器人的功能设计方案。

4. 研究创新点

通过对康复外骨骼交互机器人的调查分析和用户调研，为需要进行康复训练的人群专门设计外骨骼机器人人机交互界面，为用户提供便于理解、美观、高效的界面。