YSU-II下肢康復(fù)機(jī)器人智能交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)①

仲美玉 趙逢達(dá) 竇 燕 袁 麗 賈冀狀 舒世洋 王榮雪

(燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 秦皇島 066004)(河北省計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)與系統(tǒng)集成重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 秦皇島 066004)

0 引 言

我國(guó)正面臨日益嚴(yán)重的老齡化問(wèn)題和數(shù)量龐大的殘疾人群，腦卒中和脊髓損傷已成為導(dǎo)致人們下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙的兩大主要原因[1,2]。隨著機(jī)器人技術(shù)不斷發(fā)展，下肢康復(fù)機(jī)器人已逐漸應(yīng)用于下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙患者的康復(fù)訓(xùn)練中。諸多臨床試驗(yàn)表明，康復(fù)機(jī)器人能在一定程度上幫助下肢癱瘓患者恢復(fù)自身主動(dòng)控制肢體的能力[1,3,4]。交互系統(tǒng)是機(jī)器人系統(tǒng)中的重要組成部分，但目前大多數(shù)康復(fù)機(jī)器人均采用鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、屏幕點(diǎn)觸式等傳統(tǒng)人機(jī)交互方式，例如瑞士的Lokomat[5]、MotionMaker[6]和德國(guó)的LokoHelp[7]等。但這些仍采用傳統(tǒng)交互方式的康復(fù)機(jī)械裝置研究已不再能夠滿足人們的使用需求，康復(fù)機(jī)器人的智能化已經(jīng)成為最新的研究方向。語(yǔ)音交互在智能人機(jī)交互中扮演著重要角色[8]，目前，面向不同應(yīng)用場(chǎng)景所設(shè)計(jì)的語(yǔ)音交互系統(tǒng)僅能對(duì)孤立詞進(jìn)行識(shí)別[9-12]，在一輪人機(jī)對(duì)話過(guò)程中無(wú)法對(duì)交互對(duì)象設(shè)定多個(gè)控制參數(shù)。針對(duì)上述問(wèn)題，本文基于YSU-I坐臥式多關(guān)節(jié)下肢康復(fù)機(jī)器人[13-15](以下簡(jiǎn)稱下肢康復(fù)機(jī)器人)設(shè)計(jì)了YSU-II康復(fù)機(jī)器人智能交互系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱YSU-II智能交互系統(tǒng))。該系統(tǒng)的語(yǔ)音交互功能以對(duì)下肢康復(fù)機(jī)器人傳達(dá)康復(fù)任務(wù)為對(duì)話場(chǎng)景，讓用戶通過(guò)自然的人-機(jī)對(duì)話設(shè)置和修改康復(fù)任務(wù)，其表單輸入功能允許用戶通過(guò)掃描按需勾寫(xiě)的表單設(shè)置康復(fù)任務(wù)。……