肌电控制假肢通过解码截肢患者残肢的肌电信号,可以实现截肢患者自主控制的目的,但是在实际中,截肢患者使用肌电假肢的比例仍然较低,其中部分原因在于肌电控制的方式不够自然,因此使用者在使用假肢前需要进行适当的训练。传统训练方案存在枯燥乏味和效率低下的问题,因此截肢患者参与训练的积极性不高。本文针对此问题,设计并开发了虚拟环境训练软件,克服了传统肌电训练中的缺点,使得训练过程更加有趣味性;由于使用虚拟假肢而不是物理假肢,因此减少了截肢患者在训练中的疲劳和痛苦;达到了提高截肢患者训练积极性和快速适应假肢控制方式的目的。针对虚拟环境的建模问题,本文利用Unity3D游戏引擎完成了假肢模型的虚拟装配和虚拟任务环境的搭建。根据肌电假肢的控制方式,本文为虚拟假肢开发了离散动作控制接口,虚拟假肢可以通过串口通信的方式接收外部动作指令。在实验中,采用SJT-iMyo11肌电臂带采集EMG信号,达到了肌电信号控制虚拟假肢的效果。另外,采用Leap Motion跟踪使用者手部的位置,使用者可以通过自然的方式移动虚拟手。针对训练中的感知反馈问题,本文提供了两种反馈方式,分别是视觉反馈和振动触觉反馈。在虚拟手抓取的过程中,训练软件可以获得虚拟假肢和虚拟物体之间的接触力,该接触力一方面通过虚拟手颜色变化展示给使用者,另一方面可以将接触力输出到外部触觉反馈设备,完成触觉再现。在实验中,本文用微振动器和Arduino Mega 2560作为触觉反馈下位机,验证了虚拟环境中的接触力可以给使用者提供适当的触觉信息。本文还探究了其他的虚拟假肢控制方式。通过将数据手套关节数据映射到虚拟假肢的关节位置,实现了基于数据手套的连续关节角度控制,使得本文开发的虚拟训练环境不仅适用于截肢患者,也可以用来辅助中风患者的康复训练。本文的虚拟训练环境满足了提出的设计需求,同时为将来添加新的训练场景提供了参考。