一種便攜式肢體運動康復訓練裝置及其使用方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種便攜式肢體運動康復訓練裝置，包括硬件部分和軟件部分，硬件部分包括：拉線傳感器、數據采集卡和計算機；其特征在于，軟件部分包括：康復游戲算法模塊、康復游戲動作顯示模塊、康復游戲背景顯示模塊、康復游戲內容顯示模塊和得分評估模塊。該康復訓練系統整體結構簡潔，易操作。接受訓練的肢體可以在三維空間的運動，不必局限于平面，訓練內容豐富，人機交互性強。本發明專利技術中裝置具有體積小，重量輕等特點，便于攜帶，適用于普通家庭等環境。本發明專利技術不僅使用于上肢康復訓練，也適用于下肢康復訓練。有益于豐富康復訓練手段，提高康復訓練效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及醫療器械領域，具體涉及一種肢體運動康復訓練裝置及其使用方法。技術背景對需要肢體康復的使用者進行肢體康復訓練可以有效地輔助使用者重獲肢體的 運動功能，對使用者具有重要意義。傳統的肢體運動康復訓練是由治療師人力協助使用者 進行。為了彌補傳統的肢體運動康復訓練效率低、內容枯燥、評價指標不夠精確等缺點，目 前醫療界廣泛應用康復工程設備輔助治療。康復工程設備是用于肢體運動功能恢復的醫 療器械，可以使肌肉按一定順序運動，除直接鍛煉肌力外，還可以協調和支配肢體的功能狀 態，使其恢復動態平衡；同時多次重復的運動可以向大腦反饋信息，使其盡快地最大限度地 實現功能重建。因此，采用康復工程設備不僅可以彌補傳統運動康復訓練效率低、內容枯 燥、評價指標不夠精確等缺點，而且可以輔助分析患肢的各項運動參數，以促進康復訓練模 式的改進，為康復醫學提供了全新的治療手段。經過對現有技術的檢索發現，存在一種訓練平面可調式上肢偏癱康復機器人裝 置，該裝置可以滿足偏癱康復訓練中對于醫療機器人提出的空間訓練的要求，包括座椅、訓 練平面、訓練平面調節裝置，安裝在訓練平面上的機械臂、腕部固定托架和肘部托架。訓練 平面調節裝置可以調節訓練平面相對于地面的高度，以及訓練平面與水平面的夾角，以適 應不同使用者在多平面內完成多種康復訓練動作的需要。雖然這種訓練平面可調式上肢偏癱康復機器人裝置可以調整訓練平面，但使用者 使用該裝置的訓練過程中只能在某一平面上進行康復動作訓練，這限制了康復使用者肌肉 練習動作的多樣性；此外，該裝置體積較大，重量較重，不便于攜帶；并且僅適用于上肢康 復訓練，而不適用于下肢的康復訓練。因此，本領域的技術人員致力于開發一種肢體運動康復訓練裝置，可以在多個平 面內進行康復動作訓練，便于攜帶，并且適用于下肢的康復訓練。
技術實現思路
有鑒于現有技術的上述缺陷，本專利技術提出了一種便攜式肢體運動康復訓練裝置。 本專利技術使用虛擬現實技術，使接受訓練的肢體可以在三維空間任意運動而不必局限于平 面，可以在簡易環境下，輔助使用者進行多種方式訓練，有益于豐富康復訓練手段，提高康 復訓練效率。為實現上述目的，本專利技術提供了一種便攜式肢體運動康復訓練裝置，包括硬件部 分和軟件部分。其中硬件部分包括拉線傳感器、數據采集卡和計算機；軟件部分包括康 復游戲算法模塊、康復游戲動作顯示模塊、康復游戲背景顯示模塊、康復游戲內容顯示模塊 和得分評估模塊。其中拉線傳感器的輸出端與數據采集卡的輸入端相連，數據采集卡的輸 出端連接到計算機。拉線傳感器為使用者與本裝置的人機交互接口，使用者肢體末端與拉 線傳感器拉線端相連，使用者通過肢體運動改變拉線的長度，拉線長度變化量即為拉線傳感器的輸入，拉線傳感器將拉線物理長度變化值轉化成為模擬電壓值，并輸入數據采集卡； 數據采集卡將該模擬電壓值轉化成數字電壓值，并輸入計算機；計算機將該數字電壓值還 原成為物理長度變化值，并將還原得到的物理長度變化值輸送給康復游戲算法模塊?？祻?游戲算法模塊對該物理長度變化值計算并輸出游戲動作數據，并將該游戲動作數據輸出至 康復游戲動作顯示模塊和得分評估模塊，一方面游戲動作數據經過康復游戲動作顯示模塊 的處理后，與康復游戲背景顯示模塊的數據進行融合，融合后的數據輸入至康復游戲內容 顯示模塊并顯示出來；另一方面，游戲動作數據通過得分評估模塊分析使用者得分與病情。 使用者在康復過程中可以通過康復游戲內容顯示模塊的輸出得到視覺反饋與聽覺反饋，從 而實現了人與系統的互動。本專利技術根據不同的康復訓練方案，可以設計不同的使用所述便攜式肢體運動康復 訓練裝置的方法。所述便攜式肢體運動康復訓練裝置的一種使用方法為將拉線傳感器的主 體固定，拉線傳感器的拉線與使用者的上肢或者下肢相連，使用者按照對角線路徑上提與 拉線傳感器的拉線相連的上肢或者下肢，進行訓練。所述便攜式肢體運動康復訓練裝置的一種使用方法為將拉線傳感器的主體固定， 拉線傳感器的拉線與使用者的上肢或下肢相連，使用者按照對角線路徑下拉與拉線傳感器 的拉線相連的上肢或者下肢，進行訓練。所述便攜式肢體運動康復訓練裝置的一種使用方法為將拉線傳感器的主體固定， 將拉線傳感器的拉線與使用者的上肢或下肢相連，使用者通過單獨活動與拉線傳感器的拉 線相連的上肢或者下肢的關節，進行訓練。本專利技術提供的便攜式肢體運動康復訓練裝置包括硬件部分和軟件部分。其中硬 件部分包括拉線傳感器、數據采集卡和計算機；軟件部分包括康復游戲算法模塊、康復 游戲動作顯示模塊、康復游戲背景顯示模塊、得分評估模塊和康復游戲內容顯示模塊。其 中，拉線傳感器的輸出連接到數據采集卡的輸入，數據采集卡的輸出連接到計算機。拉線傳 感器為使用者與本裝置的人機交互接口，使用者肢體末端與拉線傳感器拉線端相連，使用 者通過肢體運動改變拉線的長度，拉線長度變化量即為拉線傳感器的輸入，通過操作拉線 傳感器來進行康復訓練；使用者在康復過程中可以通過軟件部分的康復游戲內容顯示模塊 的輸出得到視覺反饋與聽覺反饋，從而實現了人與系統的互動。本專利技術提供的便攜式肢體運動康復訓練裝置，相比現有技術具有以下優點康復 訓練裝置整體結構簡潔，體積小，重量輕，便于攜帶，適用于普通家庭等環境，且易于操作； 接受訓練的肢體可以在三維空間的運動，而不必局限于平面，并且訓練內容豐富，人機交互 性強；通過設計不同的訓練方案，本專利技術不僅使用于上肢康復訓練，也適用于下肢康復訓練。以下將結合附圖對本專利技術的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以 充分地了解本專利技術的目的、特征和效果。附圖說明圖1是本專利技術的一個具體實施例的示意圖。具體實施方式如圖1所示，在本實施例中，便攜式肢體運動康復訓練裝置包括拉線傳感器1、數 據采集卡2、計算機3、康復游戲算法模塊4、康復游戲動作顯示模塊5、康復游戲背景顯示模 塊6、得分評估模塊7和康復游戲內容顯示模塊8。在本實施例中，采用便攜式肢體運動康復訓練裝置對使用者進行肢體康復訓練 時，康復使用者坐于椅子的合適位置，將無線鼠標固定在食指，將拉線傳感器I末端固定在 手部，即可進行運動訓練。傳統鼠標只能在某一平面內測量二維位置坐標，而本實施例中的 裝置采用拉線傳感器來測量空間任意方向的三維運動數據，使得使用者的康復運動不僅僅 局限于某一平面，從而擴展了康復運動空間范圍。無線鼠標的按鈕作為康復游戲中的觸碰 開關，實現人與游戲的互動。本系統的軟件部分將拉線傳感器I的拉線長度變化與康復游 戲聯系在一起?？祻褪褂谜卟僮骼€傳感器1，使得拉線傳感器I的拉線長度產生變化。拉線傳 感器I將拉線物理長度變化值轉化成為模擬電壓值，輸入數據采集卡1，轉化過程中，拉線 的長度變化值與模擬電壓值成線性比例關系。數據采集卡2通過USB (Universal Serial Bus)接口與計算機3相連接,并將模擬電壓值轉化成數字電壓值，輸入計算機3。計算機3 將數字電壓值，還原成為物理長度變化值，并輸送給軟件部分的康復游戲算法模塊4。經過 康復游戲算法模塊4計算，拉線的物理長度變化值轉化為游戲動作數據，一方面輸入康復 游戲動作顯示模塊5，另一方面輸入得分評估模塊7。游戲動作數據經過康復游戲動作顯示 模塊5的處理后，與康復游戲背景顯示模塊6的數據進行融合?？当疚臋n來自技高網...

【技術保護點】
一種便攜式肢體運動康復訓練裝置，包括硬件部分和軟件部分，硬件部分包括：拉線傳感器、數據采集卡和計算機；其特征在于，軟件部分包括：康復游戲算法模塊、康復游戲動作顯示模塊、康復游戲背景顯示模塊、康復游戲內容顯示模塊和得分評估模塊，其中所述拉線傳感器的輸出端與所述數據采集卡的輸入端相連，所述數據采集卡的輸出端連接到所述計算機；所述拉線傳感器為使用者與所述肢體運動康復訓練裝置的人機交互接口，所述拉線傳感器將拉線的物理長度變化值轉化成為模擬電壓值，并輸入所述數據采集卡；所述數據采集卡將所述模擬電壓值轉化成數字電壓值，并輸入所述計算機；所述計算機將所述數字電壓值還原成為所述物理長度變化值，并將還原得到的所述物理長度變化值輸送給所述康復游戲算法模塊；所述康復游戲算法模塊對所述物理長度變化值計算并輸出游戲動作數據，并將所述游戲動作數據輸出至所述康復游戲動作顯示模塊和所述得分評估模塊。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝叻，于海龍，邵衛，蔣峻，李海麗，凌徽華，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：