一种踝关节康复医疗训练双反馈测控系统的制作方法
【专利摘要】一种踝关节康复医疗训练双反馈测控系统包括计算机检测控制管理系统、语音提示控制器、运动控制器、图像采集控制器、伺服电机驱动模块、旋转位置检测模块、两自由度训练装置、三维测量装置，在踝关节康复医疗训练过程中，计算机检测控制管理系统通过运动控制器和伺服电机驱动模块来控制驱动两自由度训练装置，同时旋转位置检测模块来检测两自由度训练装置X轴和Y轴方向的旋转角度，形成角度反馈；三维测量装置实现踝关节姿势的三维测量和三维重建，形成踝关节姿势反馈，最终利用双反馈信息对踝关节关机功能不稳进行综合评价。优点：1）实现非接触测量，减轻心理负担；2）降低皮肤触觉等负面影响，提高测量评价精度；3）实现踝关节关节功能不稳的早期发现。
【专利说明】
一种踝关节康复医疗训练双反馈测控系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及双反馈测控系统，特别是用于踝关节康复医疗训练的双反馈测控系统。
【背景技术】
[0002]在日常生活或者运动过程中，踝关节关节功能的不稳性被公认为踝关节扭伤后最常见的一种残余残病。由于踝关节关机功能的不稳定，经常出现反复性踝关节扭伤，影响人们日常生活。出现踝关节关节功能的不稳定的主要原因有:I)踝关节骨骼结构差异所引起的机械性不稳;2)运动不足或者踝关节扭伤后所带来的腓骨筋力下降；3)踝关节位置和力感知的神经群反射障碍，康复医疗上称之为踝关节固有感知器反射障碍。踝关节固有感知器反射障碍的出现，使得踝关节出现位置感偏差，进而导致踝关节姿势上的差异，这种差异最终在重压之下，将会产生踝关节的反复性扭伤。因此，踝关节关节功能不稳的早期发现对康复医疗有着非常重要的意义。
[0003]目前在临床上踝关节关节功能的不稳定诊断普遍采用X线拍照等医疗诊断手段，但其诊断分析还是依赖于医师多年的经验，况且这种医疗诊断多数是踝关节关节结构或韧带筋等严重损伤变形后的结果，故踝关节关节疾病末期，只能采用手术进行矫正，这就无法对踝关节关节功能进行早期发现或预警。此外市面上已出售踝关节康复训练装置，但其功能比较单一，在康复训练过程中人-机直接接触(需要绑定)，给患者带来心理负担，影响康复训练测量评价的综合效果。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供双反馈测控系统，特别是用于踝关节康复医疗训练的双反馈测控系统，可以有效地解决了上述问题，以两自由度训练装置和非接触三维测量相结合的踝关节康复医疗训练双反馈测控系统对被测踝关节进行三维测量与三维重建，由踝关节姿势的三维重建结果来分析评价踝关节关节功能的不稳定性，以无任何机械接触，避免皮肤触觉等负面影响，减轻测量评价过程中的患者心理负担，提高踝关节关节功能不稳的评价效果。
[0005]本实用新型的目的是这样实现的:一种踝关节康复医疗训练双反馈测控系统，其特征是:该系统包括计算机检测控制管理系统、语音提示控制器、运动控制器、图像采集控制器、伺服电机驱动模块1、伺服电机驱动模块2、旋转位置检测模块1、旋转位置检测模块2、两自由度训练装置2D0F TRM、三维测量装置3MM，计算机检测控制管理系统分别与语音提示控制器、运动控制器、图像采集器连接，运动控制器还分别与伺服电机驱动模块1、伺服电机驱动模块2、旋转位置检测模块1、旋转位置检测模块2连接，伺服电机驱动模块I和伺服电机驱动模块2分别接收运动控制器的控制信号并分别驱动两自由度训练装置2D0F TRM的两台伺服电机，旋转位置检测模块I和旋转位置检测模块2分别检测两自由度训练装置2D0FTRM的旋转角度，用于两自由度训练装置2D0F TRM的旋转和定位;三维测量装置3DMM通过图像采集控制器与计算机检测控制管理系统连接，用于踝关节姿势的测量与分析;计算机检测控制管理系统还通过语音提示控制器传达康复医疗训练过程中的注意提示；
[0006]所述的两自由度训练装置2D0FTRM包括X轴伺服电机、Y轴伺服电机、X轴旋转架、装置固定架、X轴轴承、Y轴轴承、脚踏板，X轴伺服电机固定于装置固定架，X轴伺服电机轴与X轴旋转架固定连接，X轴伺服电机通过伺服电机驱动模块2驱动旋转X轴旋转架的X轴方向；Y轴伺服电机固定于X轴旋转架，Y轴伺服电机轴与脚踏板固定连接，Y轴伺服电机通过伺服电机驱动模块I驱动旋转脚踏板的Y轴方向；X轴轴承固定于装置固定架，与X轴伺服电机轴形成X轴方向直线对齐，实现X轴旋转架的圆滑旋转;Y轴轴承固定于X轴旋转架，与Y轴伺服电机轴形成Y轴方向直线对齐，实现脚踏板的圆滑旋转，最终达到脚踏板的X轴方向和Y轴方向的旋转和定位；
[0007]所述的三维测量装置3DMM包括DLP投影仪和CCD摄像头，图像采集控制器分别与DLP投影仪和CCD摄像头相连，实现系列结构光投射和图像采集，将采集图像通过图像采集控制器传送给计算机检测控制管理系统，用于踝关节姿势的三维测量和三维重建。
[0008]优点:I)实现无任何机械接触测量，减轻被测对象的心理负担;2)降低机械接触所引起的皮肤触觉等负面影响，提尚踩关节关节功能不稳的评价精度;3)实现踩关节关节功能不稳的早期发现和预警。
【附图说明】
[0009]图1本实用新型的系统结构图；
[0010]图2本实用新型的两自由度训练装置2D0FTRM的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011 ]实施例1: 一种踝关节康复医疗训练双反馈测控系统，其特征是:该系统包括计算机检测控制管理系统、语音提示控制器、运动控制器、图像采集控制器、伺服电机驱动模块
1、伺服电机驱动模块2、旋转位置检测模块1、旋转位置检测模块2、两自由度训练装置2D0FTRM、三维测量装置3DMM，计算机检测控制管理系统分别与语音提示控制器、运动控制器、图像采集器连接，运动控制器还分别与伺服电机驱动模块1、伺服电机驱动模块2、旋转位置检测模块1、旋转位置检测模块2连接，伺服电机驱动模块I和伺服电机驱动模块2分别接收运动控制器的控制信号并分别驱动两自由度训练装置2D0F TRM的两台伺服电机，旋转位置检测模块I和旋转位置检测模块2分别检测两自由度训练装置2D0F TRM的旋转角度，用于两自由度训练装置2D0F TRM的旋转和定位;三维测量装置3DMM通过图像采集控制器与计算机检测控制管理系统连接，用于踝关节姿势的测量与分析;计算机检测控制管理系统还通过语音提示控制器传达康复医疗训练过程中的注意提示；
[0012]所述的两自由度训练装置2D0F TRM包括X轴伺服电机、Y轴伺服电机、X轴旋转架、装置固定架、X轴轴承、Y轴轴承、脚踏板，X轴伺服电机固定于装置固定架，X轴伺服电机轴与X轴旋转架固定连接，X轴伺服电机通过伺服电机驱动模块2驱动旋转X轴旋转架的X轴方向；Y轴伺服电机固定于X轴旋转架，Y轴伺服电机轴与脚踏板固定连接，Y轴伺服电机通过伺服电机驱动模块I驱动旋转脚踏板的Y轴方向；X轴轴承固定于装置固定架，与X轴伺服电机轴形成X轴方向直线对齐，实现X轴旋转架的圆滑旋转;Y轴轴承固定于X轴旋转架，与Y轴伺服电机轴形成Y轴方向直线对齐，实现脚踏板的圆滑旋转，最终达到脚踏板的X轴方向和Y轴方向的旋转和定位；
[0013]所述的三维测量装置3DMM包括DLP投影仪和CCD摄像头，图像采集控制器分别与DLP投影仪和CCD摄像头相连，实现系列结构光投射和图像采集，将采集图像通过图像采集控制器传送给计算机检测控制管理系统，用于踝关节姿势的三维测量和三维重建。
[0014]工作原理:在踝关节康复医疗训练过程中，被测踝关节将放在两自由度训练装置2D0F TRM的脚踏板上，计算机检测控制管理系统通过运动控制器分别控制伺服电机驱动模块I和伺服电机驱动模块2，伺服电机驱动模块I和伺服电机驱动模块2来驱动Y轴伺服电机和X轴伺服电机，由此设置医师指定的脚踏板X轴和Y轴方向的旋转运动参数；同时由旋转位置检测模块I和旋转位置检测模块2来检测脚踏板的X轴和Y轴方向的旋转角度，形成角度位置反馈;另一方面由三维测量装置3DMM来测量脚踏板上的踝关节姿势，并将其结果通过图像采集控制器传至计算机检测控制管理系统，形成计算机检测控制管理系统进行三维重建的被测踝关节姿势反馈，最终利用角度位置和踝关节姿势这双反馈信息对被测踝关节关节功能即对踩关节关机功能不稳进彳丁综合评价。
[0015]以上所述，仅为该实用新型的具体实施方法。本实用新型保护并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
【主权项】
1.一种踝关节康复医疗训练双反馈测控系统，其特征是:该系统包括计算机检测控制管理系统、语音提示控制器、运动控制器、图像采集控制器、伺服电机驱动模块1、伺服电机驱动模块2、旋转位置检测模块1、旋转位置检测模块2、两自由度训练装置2D0F TRM、三维测量装置3DMM，计算机检测控制管理系统分别与语音提示控制器、运动控制器、图像采集器连接，运动控制器还分别与伺服电机驱动模块1、伺服电机驱动模块2、旋转位置检测模块1、旋转位置检测模块2连接，伺服电机驱动模块I和伺服电机驱动模块2分别接收运动控制器的控制信号并分别驱动两自由度训练装置2D0F TRM的两台伺服电机，旋转位置检测模块I和旋转位置检测模块2分别检测两自由度训练装置2D0F TRM的旋转角度，用于两自由度训练装置2D0F TRM的旋转和定位;三维测量装置3DMM通过图像采集控制器与计算机检测控制管理系统连接，用于踝关节姿势的测量与分析;计算机检测控制管理系统还通过语音提示控制器传达康复医疗训练过程中的注意提示； 所述的两自由度训练装置2D0F TRM包括X轴伺服电机、Y轴伺服电机、X轴旋转架、装置固定架、X轴轴承、Y轴轴承、脚踏板，X轴伺服电机固定于装置固定架，X轴伺服电机轴与X轴旋转架固定连接，X轴伺服电机通过伺服电机驱动模块2驱动旋转X轴旋转架的X轴方向；Y轴伺服电机固定于X轴旋转架，Y轴伺服电机轴与脚踏板固定连接，Y轴伺服电机通过伺服电机驱动模块I驱动旋转脚踏板的Y轴方向；X轴轴承固定于装置固定架，与X轴伺服电机轴形成X轴方向直线对齐，实现X轴旋转架的圆滑旋转;Y轴轴承固定于X轴旋转架，与Y轴伺服电机轴形成Y轴方向直线对齐，实现脚踏板的圆滑旋转，最终达到脚踏板的X轴方向和Y轴方向的旋转和定位； 所述的三维测量装置3DMM包括DLP投影仪和CCD摄像头，图像采集控制器分别与DLP投影仪和CCD摄像头相连，实现系列结构光投射和图像采集，将采集图像通过图像采集控制器传送给计算机检测控制管理系统，用于踝关节姿势的三维测量和三维重建。
【文档编号】A61B5/00GK205568955SQ201620240613
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】韩成春, 崔庆玉
【申请人】徐州工程学院