虛擬實境應用於手部復健與電動輪椅模擬系統之研發

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：30

、訪客IP：3.147.78.242

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

相關論文

★ 反應性磁控法濺鍍氮化鈦鎢薄膜磨潤行為研究	★ 應用田口方法於發光二極體導線架射出成型參數最佳化之研究
★ 應用田口方法於半導體晶圓盒製造最佳化	★ 虛擬護理數位診斷模擬系統開發之研究
★ 虛擬射出成型試驗機之研究	★ 藥柱疲勞特性與壽限評估模式之研究
★ 網際網路虛擬護理照護數位模擬系統之研究	★ 縮尺發動機振動與疲勞壽限之研究
★ 應用駕駛模擬器探討震動防撞警示系統之技術開發與研究	★ 虛擬實境應用於坐姿平衡訓練系統之研究
★ 符合SCORM規範之射出成型數位學習系統建置與研究	★ 虛擬場景模組化與自動編輯系統開發之研究
★ 虛擬內視鏡基礎技術訓練系統學習轉移之研究	★ 聚縮醛(POM)機械性質之射出成型條件最佳化研究
★ A533與A508鋼材疲勞裂縫成長特性研究	★ 駕駛模擬儀之開發驗證及應用於駕駛疲勞之研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

至系統瀏覽論文 ( 永不開放)

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

參考文獻

1. 內政部統計資訊服務網，上網日期：民國95年1月8日，網址：http://www.moi.gov.tw/stat/
2. 台北市脊髓損傷者協會，上網日期：民國95年1月13日，網址：http://www.tpesci.org.tw/default/
3. A. R. Meyers, J. J. Anderson, D. R. Miller, K. Shipp, and H. Hoenig, “Barriers, Facilitators, and Access for Wheelchair Users: Substantive and Methodologic Lessons From a Pilot Study of Environmental Effects”, Social Science & Medicine, Vol. 55 Issue 8, pp. 1435-1446, October 2002.
4. The National Spinal Cord Injury Association(美國脊髓損傷協會)，上網日期：民國95年1月30日，網址：http://www.spinalcord.org/html/injury.php
5. 什麼是復健醫學，Health Online健康生活家，上網日期：民國95年2月5日，網址：http://health.icareasia.com.tw/article.asp?channelid=83&serial=6603
6. 廖美玲,“找尋生命出口-脊髓傷者調適的歷程,”暨南國際大學社會政策與社會工作學系, 碩士論文, 民國93年。
7. 王顏和、張彧，脊髓損傷之生活品質，上網日期：民國95年2月8日，網址：http://www.scsrc.org.tw/sci/newmagaz/ooo.htm
8. 馬吉男,“居家脊髓損傷病患主要照顧者負荷及需求之探討,”台北醫學院醫學研究所, 碩士論文, 民國89年。
9. Boland, D. L. Sims, and S.L., ”Family Care Giving at Home as a Solitary Journey”, Journal of Nursing School, Vol. 28, pp. 55-58, 1996.
10. 林銘川，行動輔具運用，上網日期：民國95年2月20日，網址：http://my.so-net.net.tw/sam0129/html/diary/2-5.htm
11. 脊髓損傷患者通報系統、脊髓損傷潛能發展中心，上網日期：民國94年3月1日，網址：http://www.scsrc.org.tw/sci/index.asp
12. C. Moriya, K. Kanagawa, S. Yokohama, and Kanagawa, “A Human Interface Design of Multiple Collision Warning System”, International Symposium on Human Factors in Driving Assessment Training and Vehicle Design. Aspen, Colorado, August 2001.
13. E. B. Stern, E. S. Davis, W. K. Durfee, T. J. Rosenthal, and J. Wachtel, “Discriminating between Brain Injured and Non-disabled Persons: A PC-based Interactive Driving Simulator Pilot Project”, Advances in Transportation Studies an international Journal 2004 Special Issue, pp. 67, 2004.
14. Martini and Bartholomew, Essential of Anatomy & Physiology. 林自勇、鄧志娟、陳瑩玲、鄭麗菁、蔡佳蘭、黃桂祥、連文彬譯，解剖生理學，全威圖書有限公司。
15. Spinal Cord Injury Information Network，上網日期：民國95年3月13日，網址：http://www.spinalcord.uab.edu/show.asp?durki=30166
16. 新竹市脊髓損傷者協會免費資源網，上網日期：民國95年3月13日，網址：http://www.cc.nctu.edu.tw/~hcsci/free/menu_frame.pl?http://www.cc.nctu.edu.tw/~hcsci/hospital/indexsci.html
17. 台灣脊椎中心，上網日期：民國95年3月14日，網址：http://taiwanspinecenter.com.tw/tsc_c/index.htm
18. S. M Lynch, P. Leahy, and S. P Barker, “Reliability of Measurements Obtained With a Modified Functional Reach Test in Subjects With Spinal Cord Injury”, Physical Therapy, Vol. 78 No. 2, February 1998.
19. W. J. Greenleaf, “Applying VR to Physical Medicine and Rehabilitation”, Association for Computing Machinery. Communications of the ACM., Vol. 40 Issue 8, pp. 43-46, Aug 1997.
20. S. Richard, L. Edmund, H. Steve, N. Illah, and M. David, ”The Smart Wheelchair Component System”, Journal of Rehabilitation Research & Development, Vol. 41 Issue 3B, pp. 429-442, May/Jun 2004.
21. “North American Mobility Aids Markets”, Frost & Sullivan (2002), 外貿協會, 工研院經資中心ITIS計畫, Jan 2003.
22. L. Fehr, W. E. Langbein, and S. B. Skaar, “Adequacy of Power Wheelchair Control Interfaces for Persons with Severe Disabilities: A Clinical Survey”, Journal of Rehabilitation Research and Development, Vol. 37 No. 3, pp. 353 - 360, May/June 2000.
23. 張簡嘉壬,“數位式電動輪椅/代步車控制器系統之設計與發展,”國立成功大學, 碩士論文, 民國91年。
24. 林珮如,“電動輪椅介入對重度肢體障礙學生身體與學校功能之成效,”國立陽明大學, 碩士論文, 民國93年。
25. Kirby, R. Lee, Dupuis, J. Debbie, MacPhee, H. Angela, Coolen, L. Anna, Smith, Cher, Best, and L. Krista et., “The Wheelchair Skills Test (version 2.4): Measurement Properties”, Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, Vol. 85 Issue 5, pp. 794-804, May 2004.
26. Greenleaf and W.J , “Developing the Tools for Practical VR Applications”, IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, Vol. 15 Issue 2, pp. 23-30, March/April 1996.
27. 鄧逸仁,“以資料手套控制虛擬人偶之動作,”國立中興大學, 碩士論文, 民國92年。
28. IOWA University，上網日期：民國94年3月20日，網址：http://www.nads-sc.uiowa.edu/
29. R. Aggarwal, M.B.B.S., T. Grantcharov, K. Moorthy, M.D., J. Hance, M.B.B.S., and A. Darzi, “A Competency-based Virtual Reality Training Curriculum for the Acquisition of Laparoscopic Psychomotor Skill”, The American Journal of Surgery, Vol. 191, pp. 128–133, 2006.
30. H. G. Colt, S. W. Crawford, and O. Galbraith, “Virtual Reality Bronchoscopy Simulation : A Revolution in Procedural Training”, The Cardiopulmonary and Critical Care Journal, Vol. 120, pp. 1333-1339, 2001.
31. M. Desbonnet, S. L Cox, and A. Rahman, “Development and Evaluation of a Virtual Reality Based Training System for Disabled Children”, Proc. 2nd Euro. Conf. Disability, Virtual Reality & Assoc. Tech., Sk?vde, Sweden, 1998.
32. 蔡志鴻,“虛擬實境輪椅模擬系統應用於身心障者之研發,”國立陽明大學, 碩士論文, 民國94年。
33. Majdolashrafi, M., Ahmadabadi, M. N., and Ghazavi, “A Desktop Virtual Environment to Train Motorized Wheelchair Driving”, Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., Yasmine Hammamet, Tunisia, 2002.
34. F. D. Rose, E. A. Attree, B. M. Brooks, D. M. Parslow, and P. R. Penn, “Training in Virtual Environments: Transfer to Real World Tasks and Equivalence to Real Task Training”, Ergonomics, Vol. 43 No. 4, pp.494-511, 2000.
35. L. Zhang, B. C. Abreu, G. S. Seale, B. Masel, C. H. Christiansen, and K. J. Ottenbacher, “A Virtual Reality Environment for Evaluation of a Daily Living Skill in Brain Injury Rehabilitation:Reliability and Validity”, Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, Vol. 84, August 2003.
36. 翁瑀揚,“虛擬實境跑步機訓練對中風患者療效之研究,”國立陽明大學, 碩士論文, 民國94年。
37. Harrison, A., Derwent, G., Enticknap, A., Rose, F. D., and Attree and E. A., “Application of Virtual Reality Technology to the Assessment and Training of Powered Wheelchair Users”, Proc. 3rd Intl Conf. Disability, Virtual Reality & Assoc. Tech., Alghero, Italy, 2000.
38. A. H. MacPhee, R. L. Kirby, A. L. Coolen, C. Smith, D. A. MacLeod, and D. J. Dupuis, “Wheelchair Skills Training Program: a Randomized Clinical Trial of Wheelchair Users Undergoing Initial Rehabilitation”, Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, Vol. 85 Issue 1, pp. 41-50, January 2004.
39. 吳亭芳,“肢體障礙者電腦輔具評量訓練成效之研究,”國立台灣師範大學特殊教育研究所, 博士論文, 民國91年。
40. M. C. Ferrari and C. Alberto, “Artificial Sensorimotor Integration in Spinal Cord Injured Subjects through Neuromuscular and Electrotactile Stimulation”, Artificial Organs, Vol. 24, No. 9, pp. 710-717, 2000.
41. 謝爵隆,“虛擬人體大體解剖教學系統之研究,”國立中央大學機械工程研究所, 碩士論文, 民國91年。
42. C. L. Clark, “LabVIEW Digital Signal Processing and Digital Communications”, McGraw-Hill, 2005.
43. S. L. Braver, D. P. Mackinnon and M. C. Page, “Levine's Guide to Spss for Analysis of Variance”, Lawrence Erlbaum Associates Inc., 2003.

指導教授

鄭銘章(Ming-jang Jeng)

審核日期

2006-7-12

推文