人体平衡能力是衡量身体健康程度的重要指标。平衡能力弱或平衡障碍通常表现为站立或行走不稳,容易造成跌倒。随着人口老龄化的加剧,我国每年有4000万老人因平衡障碍而发生跌倒事故,给家庭和社会造成了很大负担,因此平衡能力评测和训练具有非常重要的社会和经济价值。然而现阶段人体平衡能力评估过程复杂、训练方案单一、相关设备复杂昂贵、灵活性差。本文针对上述现阶段平衡能力评测与训练存在的问题,基于虚拟现实技术研制一种新型人体平衡能力评测与训练系统,具体工作内容如下:(1)首先针对人体平衡能力评测与训练系统的可靠性、安全性、灵活性、舒适性要求,确定系统的简单、快速、有效以及能够对平衡能力受损原因分析的评测设计目标,和能够充分调动患者主动参与训练积极性和专注性的训练设计目标。然后基于虚拟现实技术提出系统整体设计思想,建立系统的架构,利用传感器技术、人机交互技术设计并制作系统的硬件平台与人机交互界面。(2)根据上述系统设计目标,首先,参考医学量表,科学筛选睁眼站立、闭眼站立、睁眼站立于海绵垫上、睁眼抬头站立以及“画圆”动作等五个评估动作,基于虚拟现实技术设计平衡能力评测方案,为平衡能力评估奠定基础。然后,采用虚拟现实技术设计“固定方向的重心转移训练”、“重心转移综合训练”、“双人对抗训练”三个训练任务。(3)采用COP的轨迹面积,平均距离、总轨迹长、功率谱函数的积分、样本熵、最大Lyapunov指数、依赖尺度的Lyapunov指数特征分析方法,根据实验数据进行显著性分析,提出本系统的整体评估特征参数,并证明其有效性。此外,基于上述评估动作,分别分析视觉、本体感觉、前庭觉对平衡能力影响的特征参数,进行相关性分析,并证明其有效性,为查找测试者平衡能力受损原因提供理论依据。最后依据临床统计学中医学参考值的制定方法,初步制定出代表人群的特征值的标准参考值。(4)基于实验方案设计,完成该系统的评测功能测试及训练功能测试。对系统进行实际实验,实际测试五个评估实验动作以及三个训练任务的系统运行情况。测试结果表明系统工作稳定,实现了预期的功能。