手随眼动是上肢运动功能康复中提高患者手眼协调能力的主要形式。但是目前康复机器人通过固定模式完成上肢康复训练,无法满足手眼协调的康复要求。设计视觉注视目标定位装置可以帮助患者进行手随眼动的康复训练,有效地改善患者的手眼协调能力,具有重要的研究意义和应用价值。本文针对运动功能康复过程中患者的视觉认知问题,设计了一种可适用于康复应用场景,提高手眼协调能力的视觉注视目标定位装置。通过对目前国内外研究现状的深入剖析和对目前市场现有主流产品的调研,针对目前视觉注视检测装置结构复杂、成本昂贵的情况,本文设计的视觉注视目标定位装置具有结构简单、成本较低的优点。本文主要包含装置方案设计、位置信息检测功能设计、注视方向检测功能设计、系统集成设计,具体内容包括:1.装置方案设计:本文以上肢运动功能康复作为切入点设计康复应用场景;针对手随眼动的康复过程设定功能目标;通过对生理基础、现有技术调研,设定了装置的技术指标;通过设定的应用场景、功能目标、技术指标完成了装置的方案设计。2.位置信息检测功能设计:针对便携式、脱机的实时空间定位需求,选择了合适的相机Open MV;基于视觉定位的调研分析,利用单目视觉、Tag识别结合的定位方式,通过获取的相机图像信息、感光元件参数,提取了边缘特征获取目标的平移量和旋转量;通过数据处理,获取了空间位置信息;最后通过测试验证,实现了实时空间位置信息获取。3.注视方向检测功能设计:针对注视方向检测需求,设计并完成了头部转动和注视方向关系的检测实验;通过获取的头部转动角度数据,分析并建立了头部和注视方向的映射关系,设计了一种结构简单、实现成本较低的检测注视方向方法;通过实验数据的处理,对初始注视方向、存在目标干扰情况等可能在注视过程中存在的影响进行了讨论和分析。基于实验获取的头部转动角度和注视方向的映射关系,结合MPU6050的角度检测模块,利用编程实现了判断用户状态并实时检测注视方向角度的功能。4.系统集成设计:针对本文装置方案设计,基于技术指标要求,利用串口、IIC通讯方式建立了目标定位模块、视觉注视模块与主处理器实时通讯,并实现了注视方向与目标空间位置信息融合;利用SD卡和FATFS文件管理系统建立了存储模块实现数据实时存储;通过MATLAB GUI设计上位机程序,实现了实时上传、监测观察数据;设计可穿戴式外观,使得装置系统完整。本文在完成整个视觉注视目标定位装置的技术方案和软硬件技术实现的基础上,根据设定的技术参数对系统的功能进行测试,测试结果较好。实现了视觉方向检测、目标空间位置检测,较好地完成了视觉注视目标定位装置的设计要求。