基于沉浸式VR环境的肢体协调技能转移研究

摘要

肢体间的协调性与我们的日常生活息息相关。对于一些特殊人群，例如脑卒中致偏瘫的患者，不协调的肢体给生活和工作带来了极大的不便。传统提升肢体协调性的方法由于其时间和空间局限性以及高昂的金钱成本已经无法满足现代需求。因此研究一种新型提升肢体协调技能的方法成为了研究热点。　　本文以虚拟现实技术为基础，对肢体间协调技能转移进行了深入研究，主要内容如下：第一，参考文献，分析肢体技能转移以及协调技能提升的研究现状。第二，设计开发一种虚拟系统，用于肢体间协调训练。第三，通过实验探讨虚拟环境中视觉反馈以及虚拟手的真实程度对肢体间协调技能转移的影响，并同时探讨此类方法在脑卒中偏瘫患者是否具有普遍适应性。具体而言：首先，参考具体文献，在文献专业理论的基础上设计实验范式。其次，通过Unity3D设计开发虚拟现实绘图系统。最后，招募48名健康学生与10名中风偏瘫患者进行实验研究。实验一，对48名健康学生进行不同的训练策略：1.单手绘图任务，给予受试者双手绘图视觉反馈(RH-BH)；2.双手绘图任务，给予受试者双手绘图视觉反馈(BH-BH)；3.不进行绘图任务，给予双手绘图视觉反馈(noH-BH)；4.单手绘图任务，给予受试者单手视觉反馈(RH-RH)。其中在RH-BH的训练条件下使用不同真实程度的虚拟手进行实验。实验二，10名脑卒中偏瘫患者在RH-BH的训练条件下进行实验。对两组实验数据进行分析和讨论。本研究结果如下：　　(1)在虚拟现实环境中，视觉反馈对协调技能转移有显著影响。同时进行单手绘图任务给予双手绘图视觉反馈可以获得很大程度上的协调技能转移。　　(2)在虚拟环境下，不同真实程度的虚拟手会影响协调技能转移程度。　　(3)此类方法对健康者和运动偏瘫患者都有显著有效性。　　本实验的设计研究，对开发实现由单手训练提升双手协调性能的虚拟现实平台具有指导意义。并且为上肢偏瘫患者提高双手协调性能提供了一种新型方式，进一步的为协调技能转移效果应用在上肢偏瘫患者提供了理论依据，且对偏瘫患者的运动康复也具有重要的意义。

目录

声明

1. 绪论

1.1 研究背景以及意义

1.1.1 课题研究背景

1.1.2 课题研究意义

1.2 研究目的与方法

1.2.1 研究目的

1.2.2 研究方法

1.3 研究内容与框架

1.3.1 研究内容

1.3.2论文主要框架

1.4 本章小结

2. 国内外研究现状

2.1 肢体技能转移概念及研究现状

2.1.1 肢体间技能转移概念及原理

2.1.2 肢体技能转移研究现状

2.2 虚拟现实在运动技能提升中的进展

2.2.1 虚拟现实概念及其特征

2.2.2 虚拟现实在运动技能提升中研究现状

2.3 双手协调技能

2.4 本章小结

3.1 实验范式设计

3.1.1实验流程设计

3.1.2 试验步骤与任务设计

3.1.3 实验条件

3.2 实验开发工具介绍

3.2.1 Unity 3D 概述

3.2.2 VR头戴式设备介绍

3.2.3 Hi 5数据传输手套介绍

3.3 实验场景搭建与设计

3.4 本章小结

4. 视觉反馈对肢体间协调技能转移的影响

4.1 实验研究问题

4.2 实验研究对象

4.3 实验数据分析及处理

4.4 实验结果

4.5 本章小结

5. BH-RH方法对偏瘫人群的普遍适应性研究

5.1 实验研究问题

5.2 实验研究对象

5.3 实验数据分析及处理

5.4 实验结果

5.5 本章小结

6. 实验结果讨论与总结

6.1 实验结果讨论

6.2 总结

参考文献

致谢

研究成果