作品構(gòu)思

手是人們身體非常重要的部分，靈巧的手能夠完成各種精細的操作，方便工作和學習。同時，活動受限的手給我們帶來很多困擾。最近幾年，85%的學生因為戶外活動、體育課以及極限運動而受傷，如手部骨折、扭傷等。還有許多頻繁使用手來工作的人，如社團楊老師因為長時間使用電腦引發(fā)手腕肌肉勞損入院治療并進行康復訓練。

在研究文獻中，我們注意到科技在康復訓練中的應(yīng)用正逐漸增多，康復公司和醫(yī)院也開始推出相關(guān)產(chǎn)品，如康復書籍的數(shù)字化閱讀。我的爸爸作為一名運動協(xié)會的工作者兼中醫(yī)，經(jīng)常為運動損傷患者提供康復治療。與他交流發(fā)現(xiàn)，當前研究缺乏一種不需要額外穿戴設(shè)備的主動康復訓練工具。為了彌補這一缺陷，我們設(shè)計了一款創(chuàng)新的產(chǎn)品，旨在提供一種新型的康復訓練解決方案。

項目制作過程

首先，我們前往康復產(chǎn)品研發(fā)公司進行了實地調(diào)研。通過調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)，本項目在市場上目前還沒有形成有效的產(chǎn)品，可行性很高。

其次，我們確定產(chǎn)品的最終功能是既能協(xié)助患者在家練習，又能實時監(jiān)測患者的手勢和準確率，提高效率，還可以判斷動作是否標準，并指出錯誤。這款手部康復儀費用較低，并且容易操作。

最后，我們設(shè)計手部動作評分。完成手部動作評分需要借助人工智能算法，通過檢測實時圖像中手指各個關(guān)節(jié)的空間位置，來判斷手部各關(guān)節(jié)的活動角度，這一步的檢測工作被稱為手部關(guān)鍵點檢測。

手勢初級練習共6個動作，對于需要判斷關(guān)節(jié)角度的動作，我們通過數(shù)學方法，根據(jù)三個關(guān)鍵點之間的位置關(guān)系來計算關(guān)節(jié)角度；對需要判斷距離的算法，我們對手掌寬度進行歸一化來實現(xiàn)標準化距離的測定。在得到角度信息和距離信息后，我們通過提供的評分標準設(shè)計相應(yīng)的線性函數(shù)計算分數(shù)。

高級練習與初級練習部分不同，用戶不僅需要完成相應(yīng)的動作，還需要注意動作的節(jié)奏與示例視頻中的動作相匹配，即在時間上保持動作的一致性，因此，除了設(shè)計關(guān)節(jié)角度的計算方法外，還需要設(shè)計動作時序匹配的算法。

經(jīng)過4個月的設(shè)計與制作，終于迎來了最后的實際測試，我們邀請很多醫(yī)生朋友以及家里長輩作為測試對象，最終完成了這個作品的測試。

創(chuàng)新點

（1）手部康復儀提供初級和高級練習，該訓練器能夠適應(yīng)用戶康復過程中的進步，同時保持挑戰(zhàn)性。

（2）手部康復保健儀通過攝像頭捕捉用戶的畫面并實時顯示在系統(tǒng)界面當中，這與患者對著鏡子進行康復訓練的效果是類似的，并能及時給出評價，方便患者了解自己的訓練效果并及時改進自己的動作。

功能展示

此項目主要解決手部損傷后的康復訓練。功能展示如下。

（1）此系統(tǒng)主要通過攝像頭采集手勢視頻信息，利用mediapipe算法識別出動作的準確性。

（2）采用壓力傳感器進行抗阻力的訓練。