随着技术发展,基于触觉反馈的穿戴式康复运动训练系统成为中风、帕金森和膝关节炎患者进行康复运动训练的热门研究方案。然而现有系统存在使用场地受限和不便扩展的问题,限制患者只能在实验室环境中进行康复运动训练,也不便于研究人员扩展其他训练应用。因此,设计一款不受场地限制和扩展性强的穿戴式康复运动训练系统十分必要。针对目前系统存在使用场地受限的问题,本文硬件设计上基于树莓派开发了一款穿戴式康复运动训练系统。采用惯性传感器(IMU)设计了传感模块可实时采集人体运动学数据,基于树莓派设计了扩展板作为控制模块支持多通道通信并实时处理传感器原始数据和驱动反馈模块。设计了反馈模块可实时提供触觉反馈指示患者完成既定康复动作。整个系统仅重175.5g,训练不受场所限制,室内室外均可进行。针对目前系统扩展性不强的问题,本文软件设计基于Linux系统和Python语言,拥有大量第三方程序库,简化了研究人员扩展应用的工作复杂度。软件设计包括控制模块软件设计和用户界面交互设计。控制模块软件设计中将系统管理、用户操作响应、实时数据处理和数据云存储部分设计为系统层软件,并预留出程序接口便于研究人员进行应用扩展;用户界面交互设计采用模型-控制器-视图的设计思想,便于系统迭代升级和应用扩展。为了研究本文自主研发系统的扩展性和进行训练的有效性,设计了两个康复运动训练实验:足偏角训练和平衡训练,并实现了两个训练的算法。在足偏角训练实验中,15名受试者佩戴本系统进行了内八步态和外八步态训练,结果表明与惯用步态相比,其足偏角改变量分别为5.8°和-7.3°,其中足偏角内八为正,外八为负,具有显著性差异;在平衡训练实验中,10名受试者受邀参加实验,与训练前相比,受试者训练时和训练后前后方向的躯干摇晃度分别下降了60.5%和54.0%,左右方向的躯干摇晃度分别下降了67.1%和50.3%,平衡状态所占时间比分别增加了63.5%和47.4%,受试者平衡能力得到有效提高。综上,该系统能有效的进行康复运动训练,且穿戴方便,易于扩展,为穿戴式康复运动训练研究提供了基础。