介绍一个康复研究生物医学实验室

触觉渲染与虚拟/增强现实相关，是游戏领域、机器人控制、训练/康复和人机交互的新兴术语。触觉渲染是响应用户与虚拟对象的交互而计算和生成力的过程。关于物理疗法，触觉渲染显示出增强中风导致运动技能下降的人的学习进度和用户体验的迹象。尽管如此，触觉渲染在物理治疗领域仍然是一个相对较新的术语，需要进一步研究才能得到适当的利用。

缺乏物理交互的感觉是区分虚拟世界和现实世界的主要因素，这些世界之间的差距限制了在游戏以外的领域使用人工环境。通过机械地再现虚拟的、动态的交互，从而缩小人工世界和现实世界之间的差距，从而将两个世界结合起来是很有意义的。由于这一切都是关于重建力以模拟虚拟世界内的交互，因此触觉渲染可以被认为是虚拟世界和物理世界之间的一个通道。借助触觉渲染使人沉浸在虚拟世界中的物理治疗益处包括患者的身体参与、将训练保持在固定的平台上以进行最佳监测和评估、创建受控的用户特定练习和困难的可能性，以及在训练例程中包括目标和奖励。然而，在理疗中包括触觉渲染也带来了挑战。根据机器的大小和复杂性，机械设置的物理结构可能会让人感到恐惧。此外，需要康复的人经常有行动问题，这严重影响了机器的物理设计和操作标准。此外，在机器与人直接协作的情况下，尤其是在机器的目的是对人施加力的情况下始终存在安全问题。机器人不应该伤害任何人，这意味着在为物理治疗师和家庭使用设计和开发基于触觉渲染的康复系统时必须考虑很多因素。这些考虑因素，加上伦理问题和功能成本，都是限制目前作为卫生专家使用的工具出现的因素。这种使用限制影响了对触觉渲染的研究，并削弱了该领域的进步。为了有助于将触觉渲染用于康复和训练的研究，开发了一个概念验证触觉渲染系统，与交互式虚拟世界合作实现下肢评估、训练和康复。

为了模拟动态环境的物理渲染，挪威阿格德大学信息与通信技术系工程与科学学院和工程科学系工程与科学学院的研究团队使用了一个6自由度Stewart平台。跑步机安装在运动平台的顶部，以研究下肢运动并发症患者的运动性能。跑步机配有嵌入式负荷传感器，用于测量负荷位置和大小。所选择的传感器能够实现与临床力板可采集的测量值类似的测量值。进行此类测量的可能性对于评估生物力学运动和平衡非常重要，并使患者能够直接影响平台的运动。跑步机还配备了工业驱动逆变器，以实现对跑步机皮带速度的完全控制，有助于个性化康复计划。他们把运动跟踪系统安装在运动平台上方的天花板上，实时视觉监控在动态锻炼期间提供骨骼结构。选定的摄像系统使研究人员和从业者能够对康复过程进行诊断和实时评估。带有栏杆的安全带框架包裹着跑步机，其设计目的是在手术期间支撑患者，并在摔倒时尽快抓住患者，防止他们跌落到跑步机上或从平台上跌落。此外，医生和患者都可以轻松使用紧急停止。考虑到该系统包括人机协作，需要考虑严格的安全保证和措施以及该领域的新兴标准。

基于摄像头的系统，康复中的运动平台和传感器、跑步机、力量板和运动平台等工具可以增强康复训练。广泛的传感器在康复过程中是有益的，例如用于肌肉活动测量的肌电图，以及用于步态周期和姿势平衡测量的惯性测量单元。这些传感器用于测量进展并调整康复过程以适应患者的水平，从而改善他们的用户体验。此外，这些传感器收集的数据可以在虚拟现实中可视化地呈现给患者，以增强用户体验。

在生物力学实验室，安装在6自由度运动平台上的跑步机和投影虚拟环境的圆顶增加了地面运动的好处，例如在斜坡上行走或站在海上的船上。这个平台是一种有效的平衡训练方法，可以用于多发性硬化症患者的康复，以及步态和平衡问题的康复。