计算机辅助认知训练是针对轻度认知功能障碍患者的一种行之有效的干预治疗方式。针对目前计算机辅助认知训练中存在的人机交互方式不友好、训练内容趣味性差、训练过程沉浸感弱等问题,本文研究并设计了一种基于机器视觉的认知训练魔方机器人系统。系统以魔方为训练载体并允许患者通过手势进行人机交互,且能够训练多种认知能力,在一定程度上解决了计算机辅助认知训练系统的现存问题。首先,本文对认知训练魔方机器人系统进行整体分析与设计。根据系统功能性与非功能性需求分析结果,采用虚拟训练、真实训练、关于系统与系统设置四个功能模块构建系统,并对搭建各功能模块所需要的硬件及软件进行分析,从而完成对系统整体框架的设计。其次,对系统硬件进行选型及设计。选择适当构型的机械臂与末端执行器并设计魔方旋转辅助装置以构成魔方机器人本体,再对魔方机器人执行动作的轨迹进行规划;选择适当类型的相机与镜头组成系统视觉模块;综合考虑机械臂工作空间、相机视野以及其他硬件参数完成系统硬件整体布局设计。然后,对系统相关算法进行研究,并对系统软件界面及程序进行设计。设计系统主界面作为各功能模块入口;对魔方结构及其数学建模、基于颜色模型的手部区域图像分割算法与基于形状特征的手势识别算法进行研究,并进一步设计虚拟训练功能模块界面及程序;对基于支持向量机的图像分割算法与基于k均值聚类的颜色识别算法进行研究,并进一步设计真实训练功能模块界面及程序;设计关于系统功能模块与系统设置功能模块以帮助使用者了解系统以及对系统进行个性化设置。最后,根据设计结果,选择适当型号的硬件对系统硬件部分进行搭建;在Win 10操作系统下使用MATLAB语言及MATLAB GUI工具箱对系统软件部分进行搭建;编写测试用例对系统进行测试,验证了系统的可用性,并对系统中存在的问题进行了分析。