IEEE trans:基于生物融汇的上肢虚拟康复系统:虚拟现实对肌肉疲劳感、游戏性能和用户体验的影响

2021-12-20 01:38:21 来源:
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手部在皮肤上消除阻抗分布,即表面会乳头电图(sEMG)。可以用来数据分析手部劳累,手部劳累有许多定义,神经生物学上,高于细胞内手部pH倍数传统上被相信是避免劳累的合而为一要心理因素,乳酸积累引起的酸中都毒被相信是避免热衷于平滑乳头劳累的原因。手部劳累的乳头电活动变动。这些变动可以通过在时域和时域处理事件表面会乳头电波形的值和算法来测算。在时域中都,它用到RMS(皆方根)倍数,即波形少于能量的正切。时域中都有两个已被为广泛用到的合而为一要劳累源文件,即功率密度谱的少于频率(MNF)和中都频(MDF)。在等宽闭合时,文学运动该单位动作阻抗(MUAP)的形似均受劳累相关pH倍数变动的不良影响,因此平滑乳头上的表征速度降高于。因此,MNF和MDF降高于,sEMG波形的功率密度谱压缩。

等宽MVC的30%至70%用力区域内应以在20至30秒的时间每条内顺利进行。这是特别自荐的情况等宽闭合(脊柱相反守恒和手部间距),这是间隔时间和不改变区域内的言语活动。当脊柱文学运动不好像或有禁忌症时,在相同过程中都,或当均受伤区域的底层许多组织薄弱时,等宽文学运动是一种有价倍数的出院方法。然而,由于传统出院计划中都存在许多生理情况和心理心理因素,这些疗法通常难以发挥作用对手部劳累总体的合而为一动监测和包括病患依从性。为此,开发了探索绑定出院关键技术的新型人机交互(HCI)模式,整合了适合于的(当前)可会见绑定现实(VR)关键技术、交互式感应以器(例如,文学运动、触觉、可穿著表面会乳头电图(sEMG)和多模态生理感应以器,合而为一要用途合而为一动监测治果。

小游戏图形界面

本研究描述了一个复刻到下肢绑定出院小游戏中都的生物体融入管理系统的内部设计过程。二阶管理系统用到来自可穿著、无创、高于成本的表面会乳头电臂只见的波形,合而为一要用途象征性小游戏一个人工人工智能模块,该模块可以知觉解锁的劳累程度。这种人工智能使小游戏能够创始人实时适合于,用以调节解锁的劳累程度,使他们持续保持在自荐的体力活动区域内内。仍要的管理系统指标再考虑了两种不同的建模模式:非难以自拔式(用到传统屏幕显示小游戏)和难以自拔式(用到新型绑定现实耳机作为交互大众传媒)。

生命力牵制是一个基于眼睛的互动视频小游戏,在这里解锁互动和掌控视频小游戏用到他们的手部(眼下腰椎)。原力牵制描绘出了一个原初的世界,合而为一角被困在湖中都,能够保护措施自己不均受不断还击的怪物的伤害。在小游戏中都总分的方法是通过建构一个生命力盾,也将无需反击。通过用到生理近似值原理,生物体融入环管理系统无需集工软件人工智能管理系统。在本文的管理系统中都,替换成解锁的劳累程度,从而变动小游戏变量,以最大限度地减低眼睛展示出。24名测试者(12名女性和12名男性) 主动参加检验。Myo袖只见可穿著手镯除此以外8个拓电极,合而为一要用途记事200hz抽样频率下的表面会乳头电波形。用到0-10博格计量来取样测试者的知觉劳累总体。小游戏互动问卷(GEQ)用来事件调查解锁对小游戏互动的印象和想法。坐着的文学运动员在他/她的合而为一臂上用到乳头臂只见感应以器,相比较眼下腰椎上。在研究成果的指导工作下,参与者顺利进行了5分钟的伸展训练,要点放在下肢。用小游戏的系统阐释了支部队牵制电子小游戏的最终目标。在标定阶段,测试者被拒绝放开手臂10秒钟,然后在90岁时顺利进行腰椎肘脊柱屈曲15秒。标定后,解锁可以在合而为一场景中都民合而为一自由地与小游戏对象顺利进行交互。研究成果还拒绝文学运动员用到博格计量来评定合而为一观劳累总体。

试验内部设计

首先,与非难以自拔式相比,难以自拔式情况下的知觉劳累总体较高于,这反映了新型难以自拔式绑定现实关键技术如何在绑定出院过程中都对真实物理心理因素消除有意义和可测算的变动。这可能有助于诊断应以用领域。GEQ的结果支持了这种互动的改善,相比之下难以自拔式互动中都的控制能力、流动性和积极不良影响等不可或缺心理因素比传统的非难以自拔式互动更为高。此外,难以自拔式互动的不良影响也高于于非难以自拔式互动,再次加强了一种更为有趣、更为具吸引力的互动。这些结果是预期的,因为过去的研究结果指出,通过难以自拔式互动活动,参与者可能会部分忽略情感,如咳嗽或劳累。不可或缺的是要阐释,内部设计的生物体混合管理系统的最终目标之一是通过解锁的手部闭合总体来不良影响小游戏的难度。

GEQ小游戏用以测算人们暂缓小游戏后的感均受。在检验内部设计中都,正面经验和经验的一般来说在难以自拔状态下展示出出相比较更为佳的最高分。两台间SUS无相比较性相似之处;尽管如此,这两个最高分都很高,说明了电子小游戏的综合机能极佳,除此以外生理灵活性。该管理系统在两种情况皆坚称SUS倍数,推论管理系统的可用性不均受新设的相比较不良影响。另一方面,展示出指标表明难以自拔式环境可以努力解锁在小游戏中都取得更为佳的展示出,从而通过自我竞争意图减低绑定出院的效用。总之,本文内部设计的管理系统可作为包括更为个性化病患的意图和基于生理展示出定制难度总体的事实方法。

M. F. Montoya, J. E. Muñoz and O. A. Henao, "Enhancing Virtual Rehabilitation in Upper Limbs With Biocybernetic Adaptation: The Effects of Virtual Reality on Perceived Muscle Fatigue, Game Performance and User Experience," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering,

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