运动康复医学的最新研究成果表明,患者积极主动地参与运动康复训练有助于提高康复训练效果。将虚拟现实技术应用于机器人辅助运动康复治疗,使得患者在康复训练的同时,不仅能够从中获取丰富的视、听觉刺激,还能够从中获取足够的沉浸感和力触觉临场感。基于以上研究背景,本文开展了机器人辅助运动功能康复虚拟环境设计与实验研究,具体工作如下:首先,对脑卒中导致偏瘫的原因及偏瘫康复的理论依据进行了深入的学习,确立机器人辅助运动功能康复虚拟环境系统的总体结构和设计方案。其次,针对不同治疗期的患者设计出相应难度等级和具有高沉浸感的虚拟训练任务,分别对偏瘫患者肘部屈曲伸展功能与腕、指关节屈曲运动的协调性进行强化训练。再次,根据时空相关性原理采用邻近三角面片有序搜索方法对碰撞检测算法进行优化,在结点包围盒更新之前加入预处理阶段,通过建立相邻面片搜索树方法来缩小包围盒的更新规模,提高碰撞检测算法执行效率。最后,以Omega.7力反馈控制器为硬件平台,构建虚拟康复训练系统仿真实验平台,分别对脑卒中急性期和慢性期的两名患者进行实验研究,通过对患者治疗前后训练时间、运动轨迹、抓取力大小等运动参数指标进行分析来评估所开展虚拟康复训练的治疗效果。实验结果表明,通过设计三维虚拟生活环境,训练系统极大提高了患者主动参与训练的积极性,改善了患者上肢运动协调性与腕、指部肌力水平。