一种人体运动姿势评估系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型实施例提供一种人体运动姿势评估系统，包括：检测人体双脚压力，并输出所检测的压力值的压力传感器；检测人体胯部位移，并输出所检测的位移值的位移传感器；检测人体上半身的躯干姿态，并输出所检测的测量值的姿态测量传感器；与所述压力传感器、位移传感器、及姿态测量传感器电连接，获取所述压力值，所述位移值和所述测量值，根据所述压力值，所述位移值和所述测量值确定人体运动姿势的评估结果的处理器；围住人体的训练杆，训练杆的高度可与人体胯部的高度对应。本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统达到了评估结果更为客观、准确，且实现了自动化评估的目的。
【专利说明】
一种人体运动姿势评估系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及人体运动康复治疗器械技术领域，具体涉及一种人体运动姿势评估系统。
【背景技术】
[0002]人体姿势与体位训练在脑卒中、脊髓损伤、颈肩腰腿痛、骨折等伤病的康复治疗中应用较广;人体姿势与体位训练主要是通过运动姿势的训练，恢复人体由上述伤病带来的平衡能力损失;平衡能力是指人体在运动时身体重心落在支撑面内的能力，人体的平衡能力主要由人体的运动姿势反应，当人体具有正常的平衡能力时，人体可通过调整运动姿势，使得人体及时、灵活恰当的控制移动重心，为完成各项作业活动提供稳定支撑;因此在人体姿势与体位训练中，人体运动姿势的评估显得尤为重要。
[0003]人体运动姿势的评估主要是通过评估人体在运动时所采用的姿势，从而判断出人体在运动时，人体重心的移动方式是正常还是异常，得到评估结果。
[0004]目前人体运动姿势的评估方式主要由医生观察病人运动时的姿势，判断出人体重心的移动方式;可以看出，现有的人体运动姿势评估方式带入有医生的主观判断，可能存在医生误判的情况，导致评估结果出错；同时，现有的人体运动姿势评估方式无法在病人独自进行人体姿势与体位训练时，给出评估结果，自动化程度较低；
[0005]因此，提供一种人体运动姿势评估系统以使得评估结果更为客观，减少评估结果出错的情况，且可在病人独自进行人体姿势与体位训练时，进行自动化的评估，成为本领域技术人员需要考虑的问题。
【实用新型内容】
[0006]有鉴于此，本实用新型实施例提供一种人体运动姿势评估系统，以达到评估结果更为客观，且实现自动化评估的目的。
[0007]为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案:
[0008]—种人体运动姿势评估系统，包括:
[0009]检测人体双脚压力，并输出所检测的压力值的压力传感器；
[0010]检测人体胯部位移，并输出所检测的位移值的位移传感器；
[0011]检测人体上半身的躯干姿态，并输出所检测的测量值的姿态测量传感器；
[0012]与所述压力传感器、位移传感器、及姿态测量传感器电连接，获取所述压力值，所述位移值和所述测量值，根据所述压力值，所述位移值和所述测量值确定人体运动姿势的评估结果的处理器。
[0013]可选的，所述压力传感器包括:
[OOM]压力分布测量板。
[0015]可选的，所述压力传感器包括:
[0016]检测人体第一脚的压力的第一压力传感器，
[0017]和检测人体第二脚压力的第二压力传感器。
[0018]可选的，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器均为单脚4点压力分布测量板。
[0019]可选的，所述姿态测量传感器包括:
[0020]微机电系统MEMS惯性器件。
[0021 ]可选的，所述MEMS惯性器件包括:
[0022 ]加速度计、陀螺仪以及磁传感器。
[0023]可选的，所述位移传感器包括:
[0024]由红外线阵列构成的红外线位移传感器，
[0025]或超声波位移传感器，
[0026]或摄像头测距，
[0027]或拉线位移传感器。
[0028]可选的，所述人体运动姿势评估系统还包括:
[0029]围住人体的训练杆，训练杆的高度可与人体胯部的高度对应。
[0030]可选的，所述位移传感器包括:
[0031]由红外线阵列构成的红外线位移传感器；
[0032]所述红外线位移传感器设置于所述训练杆的横向杆体上，以对人体胯部位移进行检测。
[0033]可选的，所述人体运动姿势评估系统还包括:
[0034]与所述处理器电连接，根据所述处理器确定的评估结果，调整显示数据的显示器。
[0035]基于上述技术方案，本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统包括:检测人体双脚压力，并输出所检测的压力值的压力传感器;检测人体胯部位移，并输出所检测的位移值的位移传感器;检测人体上半身的躯干姿态，并输出所检测的测量值的姿态测量传感器;与所述压力传感器、位移传感器、及姿态测量传感器电连接，获取所述压力值，所述位移值和所述测量值，根据所述压力值，所述位移值和所述测量值确定人体运动姿势的评估结果的处理器。
[0036]可以看出，本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统实现了人体运动过程中，与运动姿势相关的数据的采集，且通过设置的处理器可实现人体运动姿势的评估结果的确定；由于人体运动姿势评估结果的得出，依赖于与运动姿势相关的数据的采集与处理，没有人为主观意志的存在，因此评估结果较为客观，评估结果的准确性较高;且评估结果的得出，由设备自动得出，自动化程度较高，可在病人独自进行人体姿势与体位训练时，实现运动姿势的自动化评估。本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统达到了评估结果更为客观、准确，且实现了自动化评估的目的。
【附图说明】
[0037]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0038]图1为本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统的结构示意图；
[0039]图2为本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统的另一结构示意图；
[0040]图3为本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统的再一结构示意图；
[0041 ]图4为本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统的又一结构示意图；
[0042]图5为本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统的又另一结构示意图；
[0043]图6为本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估方法的流程图。
【具体实施方式】
[0044]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0045]图1为本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统的结构示意图，参照图1，本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统可以包括:
[0046]压力传感器I，
[0047]位移传感器2，
[0048]姿态测量传感器3
[0049]和处理器4;
[0050]其中，压力传感器I可置于人体的双脚下，检测人体双脚压力，并向处理器4输出所检测的压力值；
[0051]位移传感器2可被设置为检测人体胯部位移;通过设置位移传感器2的位移感应点可实现人体胯部位移的检测;位移传感器2的具体设置方式可视参与训练人员的身高等实际体征情况设定；
[0052]在本实用新型实施例中，位移传感器2可检测人体胯部位移，并向处理器4输出所检测的位移值；
[0053]姿态测量传感器3设置于人体上半身的躯干，可检测人体上半身的躯干姿态，并向处理器4输出所检测的测量值;上半身的躯干可以认为是人体胯部以上，头部以下的躯干部位；
[0054]处理器4分别与压力传感器I，位移传感器2，及姿态测量传感器3电连接，可获取压力传感器I输出的压力值，位移传感器2输出的位移值，和姿态测量传感器3输出的测量值，进而根据所述压力值，所述位移值和所述测量值对人体运动姿势进行评估，确定出人体运动姿势的评估结果。
[0055]基于本实用新型实施例提供的运动姿势评估系统，人体在进行人体姿势与体位训练时，仅可采用特定的方式进行训练;具体的，在设置位移传感器2感应人体胯部位移，姿态测量传感器3感应人体上半身的躯干姿态后，人体可站在压力传感器I上，并在压力传感器I上原地左右调整重心，如在原地交替以左右脚为重心支撑进行扭动；
[0056]本实用新型实施例提供的运动姿势评估系统采用上述人体原地左右调整重心的方式进行训练的原因在于，提升位移传感器对人体胯部位移测量的精确性;从而排除人体发生相对位移时，人体相对位移对位移传感器所产生的干扰。
[0057]经过发明人多年的康复医学临床经验，并结合人体重心转移原理，发明人发现人体具有正常平衡能力时，重心移动是通过胯部移动实现的，即重心移动方向应与胯部移动方向相一致;在发明人多年的康复医学临床经验中，中风偏瘫等伤病病人在出现平衡能力损失时，常会通过偏移身体实现人体重心的移动；
[0058]基于上述发明人的发现，当人体调整重心时，若明确了重心支撑脚，则只有在人体上半身的躯干未发生倾斜，且胯部位移的方向与所述重心支撑脚所在方向一致时，才可认为人体重心移动方式正常，人体具有正常的平衡能力;而其他情况，诸如人体上半身的躯干发生倾斜、胯部位移的方向与所述重心支撑脚所在方向不一致等情况时，一律认为人体重心移动方式异常，人体可能存在平衡能力的损失。
[0059]为便于理解，以重心支撑脚为右脚为例，当人体在使用人体运动姿势评估系统时，原地向右调整重心，处理器可确定压力传感器所感应的右脚压力值增大，确定右脚为重心支撑脚；同时，确定所获取的姿态测量传感器感应的对应测量值，及所获取的位移传感器感应的对应位移值；
[0060]在以所述对应测量值确定人体上半身的躯干向左或向右倾斜时，可确定重心移动方式异常;在以所述对应测量值确定人体上半身的躯干未发生倾斜时，若以所述对应位移值确定胯部位移的方向为左方向，或者胯部不存在位移，则也可确定重心移动方式异常；在以所述对应测量值确定人体上半身的躯干未发生倾斜时，若以所述对应位移值确定胯部位移的方向为右方向，与重心支撑脚所在方向相一致，则可确定重心移动方式正常；
[0061]显然，本实用新型实施例也可先判断胯部位移的方向与所述重心支撑脚所在方向是否一致，而后再判断人体上半身的躯干是否发生倾斜;当然，也可同时判断胯部位移的方向与所述重心支撑脚所在方向是否一致，及人体上半身的躯干是否发生倾斜。
[0062]基于此，处理器在获取所述压力值，所述位移值和所述测量值后，可基于所述压力值，所述位移值和所述测量值判断人体上半身的躯干是否发生倾斜，并确定胯部位移的方向与重心支撑脚所在方向；重心支撑脚可以认为是压力传感器所感应的压力突增的某一脚；
[0063]如果处理器判断人体上半身的躯干发生倾斜，和/或，所述胯部位移的方向与所述重心支撑脚所在方向不一致，则可评估人体的重心移动方式异常，得到人体运动姿势异常的评估结果；
[0064]如果出来处理器判断人体上半身的躯干未发生倾斜，且所述胯部位移的方向与所述重心支撑脚所在方向一致，则可评估人体的重心移动方式正常，得到人体运动姿势正常的评估结果。
[0065]本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统包括:检测人体双脚压力，并输出所检测的压力值的压力传感器;检测人体胯部位移，并输出所检测的位移值的位移传感器;检测人体上半身的躯干姿态，并输出所检测的测量值的姿态测量传感器;与所述压力传感器、位移传感器、及姿态测量传感器电连接，获取所述压力值，所述位移值和所述测量值，根据所述压力值，所述位移值和所述测量值确定人体运动姿势的评估结果的处理器。
[0066]可以看出，本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统实现了人体运动过程中，与运动姿势相关的数据的采集，且通过设置的处理器可实现人体运动姿势的评估结果的确定；由于人体运动姿势评估结果的得出，依赖于与运动姿势相关的数据的采集与处理，没有人为主观意志的存在，因此评估结果较为客观，评估结果的准确性较高;且评估结果的得出，由设备自动得出，自动化程度较高，可在病人独自进行人体姿势与体位训练时，实现运动姿势的自动化评估。本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统达到了评估结果更为客观、准确，且实现了自动化评估的目的。
[0067]可选的，在本实用新型实施例中，压力传感器I可采用压力分布测量板实现。
[0068]可选的，压力传感器I可以通过设置第一压力传感区域检测人体第一脚的压力、及第二压力传感区域检测人体第二脚的压力的方式，实现人体双脚压力的检测；
[0069]第一压力传感区域和第二压力传感区域可以为不同的压力传感器;对应的，第一压力传感区域可以为第一压力传感器，第二压力传感区域可以为第二压力传感器；
[0070]即本实用新型实施例中，压力传感器I可以包括:检测人体第一脚的压力的第一压力传感器，和检测人体第二脚压力的第二压力传感器；
[0071]在此基础上，第一压力传感器和第二压力传感器均优选采用单脚4点压力分布测量板，实现单脚压力的检测；单脚4点压力分布测量板不但可以获取单脚重心变化，同时也可以获取整体体位重心变化。
[0072]可选的，姿态测量传感器可以通过MEMS(微机电系统)惯性器件实现，如加速度计、陀螺仪以及磁传感器等；
[0073]需要说明的是，相比于传统以陀螺仪、加速度计为主形成的6自由度的空间姿态数据的测量，本实用新型实施例选用的姿态测量传感器增加了磁传感器，以获得9自由度的空间姿态数据，使得测量的空间姿态数据更为精准。
[0074]可选的，位移传感器可采用由红外线阵列构成的红外线位移传感器、超声波位移传感器，摄像头测距、拉线位移传感器等位移测量装置；
[0075]图2示出了超声波位移传感器情况下，人体运动姿势评估系统的另一结构示意图，可参照，图2中位移传感器2具体为超声波位移传感器。
[0076]在选用红外线位移传感器时，本实用新型实施例可设置可围住人体的训练杆，训练杆的高度可与人体胯部的高度对应，具体设置可视人体的身高等体征情况而定;红外线位移传感器可设置于训练杆的横向杆体上，实现对人体胯部位移的检测；
[0077]图3示出了本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统的再一结构示意图，结合图1和图3所示，图3所示人体运动姿势评估系统中还包括:
[0078]训练杆5，红外线位移传感器2设置于训练杆5的横向杆体，以对人体胯部位移进行检测。
[0079]可选的，本实用新型实施例还可设置与处理器I电连接的显示器，显示器可以为显不屏等具有显不功能的装置；
[0080]图4示出了本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统的又一结构示意图，结合图1和图4所示，图4所示人体运动姿势评估系统中还包括:
[0081 ]与处理器I电连接的显示器6;
[0082]显示器6可根据处理器I确定的评估结果，调整显示数据。
[0083]具体的，显示器可显示互动虚拟操作体，互动虚拟操作体可以为以人体运动为操作控制的互动虚拟游戏中的虚拟物品；
[0084]在处理器I确定重心移动方式正常时，显示器可调整所显示的互动虚拟操作体的倾斜方向与人体重心移动方向相应;通过互动虚拟操作体的倾斜，可以给予人体运动的反馈，告知用户此时的运动姿势是否为正确的重心移动动作；
[0085]当在处理器I确定重心移动方式异常时，显示器可显示正常的重心移动方式，以给用户正常的重心移动方式的提示。
[0086]优选的，图5示出了人体运动姿势评估系统的一种优选结构示意图，参照图5，训练杆5和显示器6可结合使用，且红外线位移传感器2设置于训练杆5的横向杆体。
[0087]本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统，采用多传感器对人体不同运动部位的运动数据进行采集，从而在人体原地左右调整重心时，可通过多传感器采集的数据综合评估出人体重心的移动方式是否正常正确，评估结果更为准确、客观、且自动化程度高;并且，多传感器的成本较低，可降低人体运动姿势评估系统的整体生产成本，更加有利于人体运动姿势评估系统的推广；
[0088]同时，选用显示器，可在人体重心的移动方式异常错误时，给出正确重心移动方式的提示，使得在人体姿势与体位训练中，人体运动姿势的评估更具人性化;进一步，选用显示器，可通过虚拟现实视觉与声音反馈技术，让病人更加有效的在人体姿势与体位训练中获得刺激与提示，提升了训练效果。
[0089]可选的，下面基于处理器的角度，对本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估系统的工作流程进行说明。
[0090]图6为本实用新型实施例提供的人体运动姿势评估方法的流程图，该方法可应用于处理器，参照图6，该方法可以包括:
[0091]步骤S100、获取所述压力传感器感应的压力感应值，所述位移传感器感应的位移值，及所述姿态测量传感器感应的测量值；
[0092]在人体以图1所示运动姿势评估系统进行人体姿势与体位训练时，处理器可获取压力感应值、位移值和测量值，以便后续的评估流程。
[0093]步骤SI10、当人体在原地左右调整重心时，根据所述压力感应值确定人体的重心支撑脚；
[0094]当人体以图1所示人体运动姿势评估系统进行人体姿势与体位训练时，由于原地左右调整重心的方式，压力传感器感应的左右脚压力将产生变化;在一次调整重心时，重心所在脚(即重心支撑脚)的压力将突增，本实用新型实施例可将压力传感器所感应的压力突增的某一脚确定为重心支撑脚；
[0095]如人体向右调整重心时，右脚为重心支撑脚，对应的压力传感器所感应的右脚压力将突增；显然，人体向左调整重心时，左脚为重心支撑脚，对应的压力传感器所感应的左脚压力将突增。
[0096]步骤S120、确定所述姿态测量传感器感应的对应测量值，及所述位移传感器感应的对应位移值；
[0097]在确定重心支撑脚时，本实用新型实施例可将与压力传感器同时刻或同周期内，所获取的姿态测量传感器感应的测量值，确定为人体当前调整重心时的对应测量值，将所获取的位移传感器感应的位移值，确定为人体当前调整重心时的对应位移值。
[0098]步骤S130、根据所述对应测量值确定人体上半身的躯干的倾斜情况，及根据所述对应位移值确定胯部位移的方向；
[0099]可选的，本实用新型实施例可设置人体上半身的躯干未发生倾斜时，姿态测量传感器对应的测量值，本实用新型实施例称此为中立测量值;将所述对应测量值与所述中立测量值进行比对，可判断出人体上半身躯干的倾斜情况；
[0100]可选的，本实用新型实施例可通过位移传感器在人体当前调整重心前后所感应的位移值，判断胯部位移的方向；
[0101]显然，通过位移传感器感应的位移值判断位移方向的方式有多种，本实用新型实施例并不作严格限制。
[0102]步骤S140、若所述倾斜情况为人体上半身的躯干发生倾斜，和/或，所述胯部位移的方向与所述重心支撑脚所在方向不一致，则确定重心移动方式异常；
[0103]步骤S150、若所述倾斜情况为人体上半身的躯干未发生倾斜，且所述胯部位移的方向与所述重心支撑脚所在方向一致，则确定重心移动方式正常。
[0104]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0105]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种人体运动姿势评估系统，其特征在于，包括: 检测人体双脚压力，并输出所检测的压力值的压力传感器； 检测人体胯部位移，并输出所检测的位移值的位移传感器； 检测人体上半身的躯干姿态，并输出所检测的测量值的姿态测量传感器； 与所述压力传感器、位移传感器、及姿态测量传感器电连接，获取所述压力值，所述位移值和所述测量值，根据所述压力值，所述位移值和所述测量值确定人体运动姿势的评估结果的处理器； 围住人体的训练杆，训练杆的高度可与人体胯部的高度对应； 其中，所述位移传感器包括:由红外线阵列构成的红外线位移传感器;所述红外线位移传感器设置于所述训练杆的横向杆体上，以对人体胯部位移进行检测； 所述姿态测量传感器包括:微机电系统MEMS惯性器件;所述MEMS惯性器件包括:加速度计、陀螺仪以及磁传感器。2.根据权利要求1所述的人体运动姿势评估系统，其特征在于，所述压力传感器包括: 压力分布测量板。3.根据权利要求1所述的人体运动姿势评估系统，其特征在于，所述压力传感器包括: 检测人体第一脚的压力的第一压力传感器， 和检测人体第二脚压力的第二压力传感器。4.根据权利要求3所述的人体运动姿势评估系统，其特征在于，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器均为单脚4点压力分布测量板。5.根据权利要求1所述的人体运动姿势评估系统，其特征在于，所述位移传感器包括: 由红外线阵列构成的红外线位移传感器， 或超声波位移传感器， 或摄像头测距， 或拉线位移传感器。6.根据权利要求1-5任一项所述的人体运动姿势评估系统，其特征在于，所述人体运动姿势评估系统还包括: 与所述处理器电连接，根据所述处理器确定的评估结果，调整显示数据的显示器。
【文档编号】A61B5/11GK205597923SQ201521071051
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年12月18日
【发明人】李凤玲, 刘永涛, 赵铁军, 周尤
【申请人】青岛海蓝康复器械有限公司