近年来，脑中风的发病率越来越高，已将严重威胁人们的生命安全。医学证实，手术后对脑中风患者进行康复性的训练有助于促进局部血液循环，延缓肌肉萎缩，利于肢体运动功能的恢复。结合镜像康复疗法，通过反向刺激大脑皮层促进脑部功能的重组和代偿。将机器人学与康复技术相结合，辅助病人完成康复训练，不仅减少治疗医师重复单调的劳动，而且减轻患者进行康复训练的经济压力。本文主要针对偏瘫患者研究了一种基于运动估计的镜像康复系统。该系统能够通过体感设备采集患者健康侧肢体的三维信息，通过模型运动估计算法来确定目标的当前动作及未来可能的动作，一方面运用三维重现的方法实现给患者的视觉反馈，另一方面操控机器人来辅助病人受伤侧肢体完成康复训练的动作。本文研究的主要内容有以下几个方面：首先，通过对肢体运动功能障碍患者在镜像康复训练疗法中产生的具体功能需求进行了分析，并结合相关的康复机器人科学与技术，提出了镜像康复机器人系统的整体结构框架以及各个子系统的开发方案。其次，采用体感设备Kinect来搭建康复机器人系统的视觉采集实验平台，获取场景的深度信息和RGB信息，并结合人体解剖学的有关知识，建立能够正确估算出患者运动时各个关节位置的数学模型。然后，采用增强现实的技术让患者在康复训练过程中能够控制三维虚拟人物模型做相应的运动。作为镜像康复机器人系统的视觉反馈部分，这不仅能够消除患者因重复单一训练带来的疲惫厌倦感，而且有利于刺激患者大脑皮层的运动功能恢复，达到镜像康复的训练目标。最后，根据康复机器人运动关节个数和活动范围的限制，建立能够正确控制康复机器人运动的数学模型。结合运动学和动力学，求得某一时刻各个关节的旋转角度，旋转角速度、旋转角角速度、力和力矩等数据。通过对驱动电机的调节，进而控制机器人各个关节的运动，最终实现镜像康复运动的功能。