博碩士論文 93323003 詳細資訊




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姓名 於俊宏(Chun-Hung Yu)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 虛擬實境應用於手部復健與電動輪椅模擬系統之研發
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摘要(中) 本研究主要分為兩大主題,主題一為利用目前熱門之虛擬實境技術結合資料手套硬體,將其應用於脊髓損傷病患之手部伸展復健練習,同時搭配訓練課程程式軟體,藉由一系列手部與身體軀幹之伸展與傾斜動作,藉以作為脊髓損傷病患練習之依據,一方面可作為住院病患復健訓練之用,另一方面可將訓練課程軟體由患者自行攜回家中,搭配平價之資料手套硬體後作自主復健之用。主題二為電動輪椅模擬系統之開發,取材自一般市面上之電動輪椅作為使用者控制硬體,結合虛擬實境、自行開發之坡度平台、控制程式介面及訓練課程軟體等,將其組成電動輪椅操控訓練系統,目的在於針對未曾接觸過電動輪椅之使用者,可藉由本訓練系統於安全、完整與有組織性的訓練下對於操控電動輪椅的技術上能有所幫助。
經由實驗所得數據顯示,於本研究中所開發之手部復健訓練課程與電動輪椅操控訓練系統在學習效果與整體表現上皆有顯著的進步;同時針對虛擬電動輪椅模擬系統所獲得之實驗數據與電動輪椅於實際道路測試之實驗數據比較之後,可發現兩者之數據資料差異甚小,換言之,本電動輪椅模擬系統之擬真度已相當接近真實電動輪椅,並且足以提供初次使用電動輪椅者有安全與有效之學習環境。
摘要(英) This study is divided for two principal themes mainly, one is applying data glove with the emerging technology of Virtual Reality for spinal cord injury(SCI) patients to rehabilitation practice, collocate the software of the training program, with a series of reach of hands and slope movement of trunk to help SCI patients exercise, on one hand, this system can offer rehabilitation exercise to inpatients, on the other hand, this training software can be taken home for self practice with par data glove hardware. The second theme is the development of the simulation system of power wheelchair; the system combined Virtual Reality, gradient platform, control program and training course software, etc. Moreover, the stuff of this system as the commercial hardware was to form the simulation training system of power wheelchair. The goal of the system assisted user who never use power wheelchair in increasing their ability of controlling power wheelchair under the safe, completed and systematical situation.
According to the data of the experiment, the hand rehabilitation course and power wheelchair simulation system developed in this study had the conspicuous increasing in the aspect of learning effect and representation. At the same time, by comparing the experimental data of simulation system with data on road test, the difference between these two data was very tiny. In other words, the degree of reality for power wheelchair simulation system was so close to the real power wheelchair, and the system had enough ability to provide safe and effective learning environment for the user who used power wheelchair as first time.
關鍵字(中) ★ 復健訓練
★ 電動輪椅
★ 脊髓損傷
★ 虛擬實境
關鍵字(英) ★ Power wheelchair
★ Virtual Reality
★ Rehabilitation training
★ Spinal cord injury
論文目次 摘要 I
Abstract II
致謝 III
總目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究目的 3
1-3 研究方法與流程 3
1-4 論文架構 5
第二章 文獻回顧 6
2-1肢體障礙與脊髓損傷患者介紹 6
2-1-1肢體障礙者之定義與成因 6
2-1-2脊髓構造及主要功用 6
2-1-3脊髓損傷之分類與影響 7
2-1-4脊髓損傷病患復健方式與研究 8
2-2電動輪椅發展現況及相關文獻 9
2-2-1電動輪椅市場現況及目前發展 9
2-2-2電動輪椅於硬體改善之研究 10
2-2-3電動輪椅於復健醫學之研究 11
2-3虛擬實境應用現況 13
2-3-1虛擬實境應用工具 13
2-3-2虛擬實境於教育訓練之研究 14
2-3-3虛擬實境於復健醫學之研究 16
2-4小結 17
第三章 系統軟體及硬體之規劃與開發 18
3-1復健及訓練系統硬體規劃 18
3-1-1手部伸展復健硬體選用 18
3-1-2虛擬電動輪椅硬體裝置規劃 20
3-2復健及訓練系統軟體開發 26
3-2-1軟體開發工具介紹 26
3-3復健及訓練系統整合 29
3-3-1手部伸展復健場景建立 31
3-3-2虛擬電動輪椅操控場景建立 31
3-4系統操作介紹 32
3-4-1手部伸展復健系統程式介紹 32
3-4-2虛擬電動輪椅操控系統軟體介紹 33
第四章 實驗規劃 36
4-1研究目的與對象 36
4-2實驗項目 36
4-2-1手部伸展復健訓練實驗 36
4-2-2虛擬電動輪椅操控系統實驗 37
4-2-3電動輪椅道路實測實驗 37
4-3實驗設計 38
4-3-1手部伸展復健場地配置 38
4-3-2虛擬電動輪椅場地配置 39
4-3-3實驗內容設計 40
4-3-4實驗資料收集方式與資料格式 44
4-3-5實驗分析項目說明 45
4-4實驗程序 45
4-4-1手部復健訓練實驗操作流程 45
4-4-2虛擬電動輪椅操控訓練系統實驗操作流程 46
第五章 實驗資料分析與結果討論 48
5-1系統學習性分析 48
5-1-1手部復健系統分析結果與討論 48
5-1-2電動輪椅模擬器分析結果與討論 51
5-2統計T檢定分析 55
5-2-1電動輪椅道路實測分析結果與討論 56
5-3模擬系統與真實硬體操作效果比較 58
5-4系統滿意度分析 59
5-4-1視覺感受滿意度 59
5-4-2系統運動感受滿意度 60
5-4-3生理與心理感受滿意度 60
5-4-4訓練課程滿意度 61
5-5小結 61
第六章 結論與未來發展建議 62
6-1結論 62
6-2未來發展與建議 63
參考文獻 64
附錄A 虛擬電動輪椅操控系統擬真性之問卷內容 68
附錄B 虛擬電動輪椅受測者生理/心理感受度之問卷內容 70
附錄C 虛擬電動輪椅訓練課程接受度之問卷內容 71
附錄D 個人基本資料 72
附錄E 電動輪椅道路實(前、後)測數據紀錄表 73
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指導教授 鄭銘章(Ming-jang Jeng) 審核日期 2006-7-12
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