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基于ROS的手部运动功能评测及康复训练系统设计的开题报告
一、选题背景
随着现代医疗技术的快速发展和人口老龄化问题的加深，手部损伤和疾病的发生率逐年增加。手部功能障碍极大地限制了人们的生活质量，对康复训练的需求日益迫切。针对手部功能障碍的康复训练，传统的方法主要依靠径向手臂运动和手指抓握行动，其存在许多缺陷，如受运动范围和速度限制，需要进行大量的机械训练，容易产生单调性导致康复效果缓慢等等。随着机器人技术的发展，机器人协助康复的方法被广泛应用于康复训练领域。机器人技术可以提供更为丰富和高聚合度的康复训练方案，具有可编程性和智能化的特点，可以给手部康复带来新的思路。
针对机器人协助康复训练的应用，ROS作为现在广泛应用的机器人开发操作系统，具有丰富的机器人算法库和开发工具，使机器人的开发变得极其快捷和方便。针对手部功能康复训练的应用，ROS随着各种硬件设备的快速发展也开始承担更多的重要任务。
二、研究目的和意义
本课题旨在搭建一个基于ROS的手部运动功能评测及康复训练系统，应用机器人康复技术，针对手部运动功能障碍进行康复训练，并且能够自动地对康复情况进行评测。研究意义如下：
1.机器人康复技术结合ROS，拓宽了康复能力
目前的手部功能康复训练存在许多瓶颈问题，需要大量的人工训练和评估。依靠机器人康复技术，可以提供更为丰富和高聚合度的康复训练方案，比传统疗法更加智能和灵活，拓宽了康复能力，可以更好地激发康复者的自主性和积极性。
2.机器人康复技术有望成为手部康复治疗的重要手段
机器人康复技术可以智能地控制运动轨迹、速度、力度等参数，适应不同的康复阶段和个体差异，把握康复度的掌握，通过机器人的智能化程序，可以为康复者提供更加个性化和合理的康复治疗。
3.针对ROS机器人开发操作系统的应用，拓展了机器人应用范围
针对ROS机器人开发操作系统的应用，可以针对康复的信息进行多维度挖掘和利用，进而为临床康复提供有力的证据和支持。ROS机器人开发操作系统的应用，不仅在手部康复领域有所体现，而且在生命科学、环境工程和机器产业等领域也有广泛的应用，具有十分广阔的前景和应用空间。
三、研究内容和技术路线
1.手部康复机器人的设计和制作
针对手部功能康复训练，研究设计了一种智能机器人，可以控制手部的运动范围和运动轨迹等参数，可以提供更为合理和个性化的康复方案。机器人需要包括位置和姿态传感器、驱动器、控制界面等设备。
2.康复训练算法开发
独立设计一套针对手部运动障碍的康复训练算法，可以通过康复机器人实现。康复训练算法主要基于ROS操作系统开发，利用ROS的程序库对康复需求进行编码和计算，制定康复方案和参数等方案，并对康复训练过程进行监测和评估。
3.康复训练系统的设计和实现
在ROS机器人开发平台上，构建整个康复训练系统，包括机器人设备、康复训练算法、数据监测、反馈系统和用户界面等部分。其中，数据监测和反馈系统是用于获取训练效果和提供训练效果反馈的功能，用户界面是用于康复者进行康复训练交互的功能。
四、预期成果
1.建立了基于ROS的手部运动功能评测及康复训练系统，拓宽了手部康复的可行性，增强了康复效果和康复质量。
2.提出一套康复训练算法，满足不同康复阶段和个体差异的康复需求，提供更为个性化和合理的康复方案。
3.利用机器人康复技术，加速手部功能障碍的康复过程，减轻一线医护人员和家庭照料人员的负担，提高康复效果，减少社会负担。
五、存在问题和工作计划
1.康复机器人如何实现精细匹配康复者的康复需求需进一步考虑和研究。
2.针对ROS操作系统的机器学习和深度学习应用需进一步研究。
3.康复机器人硬件研发与软件算法开发的衔接问题需要进一步考虑和完善。
计划完成以下工作：
1.完成针对康复机器人的开发和制作，并测试康复机器
2.实现康复训练算法的开发和测试
3.建立基于ROS的康复训练系统，并完成系统功能测试
4.应用机器学习和深度学习算法进行实验研究
5.完成论文的撰写和论文答辩等工作。