康复训练器及康复训练器的数据采集方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及康复训练器的技术领域，尤其涉及一种康复训练器及康复训练器的数据采集方法。
【背景技术】
[0002]随着计算机技术的发展与进步，数字信号处理技术越来越广泛地被应用于人类活动的各个领域。作为数字系统必不可少的部分，数据采集技术也得到了深入研究和发展，它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。随着现代集成电路设计和制造技术的发展，单片模/数转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC)的采样频率已经大幅提升，达到GHz量级。
[0003]世界上大部分的信息，如拉力、压力、温度、电压等都是连续变化的物理量。对数字信号处理系统而言，这些信息必须转化为数字格式，计算机系统才能对其进行识别和处理。数据采集的任务就是将连续的物理量离散化，并尽量量化编码，转换为数字量，然后送入后端的个人计算机(Personal Computer, PC)等进行计算、处理、分析、显示、传输、存储等操作。
[0004]现实生活中有些信号是循环变化的(即类似周期信号)，例如，医院用的四肢联动康复训练器，锻炼病人的四肢肌肉力量，上肢推拉运动就是一个简单的循环变化的信号，图1是现有技术中康复训练器采集的左上肢在5个推拉循环锻炼过程中力信号的示意图，如图1所示，横坐标轴表示时间，纵坐标轴表示力信号，横坐标轴以上的部分表示推力(即用正值表示推力)，横坐标轴以下的部分表示拉力(即用负值表示拉力)，力信号的幅度表示用力程度的大小，时刻TO、T1、T2、T3、T4、T5表示一个推拉循环的开始时刻，时刻TO’、T1’、T2’、T3’、T4’表示第0、1、2、3、4个推拉循环中作用力方向的更改时刻(由推力变化为拉力的时刻)。如图1所示，用户在使用康复训练器时，每推拉一次的时间可能不同，导致信号的周期不同。
[0005]图1采用等时间间隔采样，即以一定的时间间隔对外接物理信号进行数据采集，采样的时间间隔越短(即采样频率越高)，对同样时间段的物理量得到的数字量越多，也就越接近真实的物理量。如图1所示，按等时间间隔采样，Τ0至T1时刻之间的波形采样个数与T4至T5时刻之间的波形采样个数一定是不一样的，不利于采样数据的比较。并且数据量越大，需要的计算、处理工作就会越多，不仅增加了中央处理器(Central ProcessingUnit, CPU)的负担，也增加了软件算法上的难度。
[0006]在相同的采样时间间隔下，对于不同周期的信号采集的数据个数是不同的(单周期采样个数η =周期Τ/采样时间间隔Λ t)。假设采样时间间隔为Λ t，需要对周期为T的正弦信号进行数据采集，在一个信号周期内要得到均匀的16次采样，则采样时间间隔Λ t=T/16。如图2所示,横坐标轴表示时间，t0?tl6表示采样时刻(t0表示第0次采样，
tl表不第1次米样，......，tl6表不第16次米样)，纵坐标轴表不米集的信号的大小，s0?
sl6分别表示对应于t0?tl6时刻的采样值。假设信号周期由T更改为2T，如果采样时间间隔不变，仍为T/16，则每个周期需要采样32次，如图3所示。
[0007]由此可见，用等时间间隔采样法对循环变化的信号(例如康复训练器得到的力信号)进行采样，采样时间间隔相等，每次循环的周期不相等，所以每次循环过程中采集的数据个数以及采集的位置都不一致。想要比较每个周期的信号就需要采用特定的方法进行处理，例如需要比较各个循环中推拉力的作用情况时，就需要采用一定的算法对采集的数据进行分析处理，增加了数据处理的难度和复杂度。
【发明内容】
[0008]本发明提供了一种康复训练器及康复训练器的数据采集方法，以至少解决现有技术中康复训练器的数据采集使得对不同周期的信号对比分析时处理难度和复杂度较高的问题。
[0009]根据本发明的一个方面，提供了一种康复训练器，包括:主体、脚踏板、将所述脚踏板连接至所述主体的下肢运动旋转轴，还包括:旋转检测器，安装在所述下肢运动旋转轴上或者安装在与所述下肢运动旋转轴存在旋转角度对应关系的轴上，用于根据所述下肢运动旋转轴的摆动产生第一脉冲信号；中央处理器，连接至所述旋转检测器，用于接收所述的第一脉冲信号，根据所述第一脉冲信号生成当前下肢运动旋转角度，并判断所述当前下肢运动旋转角度是否达到预设的第一数据采集角度，如果是，向模数转换器发送第一数据采集指令；第一力传感器，连接至所述脚踏板，用于实时测量用户施加在所述脚踏板上的力；所述模数转换器，连接至所述第一力传感器和所述中央处理器，用于根据所述第一数据采集指令从所述第一力传感器采集所述下肢运动旋转轴在所述当前下肢运动旋转角度时所述用户施加在所述脚踏板上的力，并向所述中央处理器发送采集结果。
[0010]在一个实施例中，所述中央处理器，具体用于根据所述第一脉冲信号中的A相脉冲信号、B相脉冲信号及Z相信号生成所述当前下肢运动旋转角度，并判断所述当前下肢运动旋转角度是否达到所述预设的第一数据采集角度，如果是，向所述模数转换器发送所述第一数据采集指令。
[0011]在一个实施例中，与所述下肢运动旋转轴存在旋转角度对应关系的轴包括上肢运动旋转轴。
[0012]在一个实施例中，所述康复训练器还包括:上肢训练部件，所述上肢训练部件包括手持部以及与所述手持部相连的连接杆，所述的连接杆连接所述的上肢运动旋转轴，所述上肢训练部件通过所述上肢运动旋转轴与所述脚踏板、所述下肢运动旋转轴匹配构成联动机构；第二力传感器，连接至所述上肢训练部件和所述模数转换器，用于实时测量所述用户施加在所述上肢训练部件上的力；其中，所述旋转检测器用于根据所述上肢运动旋转轴的摆动产生第二脉冲信号；所述的中央处理器接收所述的第二脉冲信号，根据所述第二脉冲信号生成当前上肢运动旋转角度，并判断所述当前上肢运动旋转角度是否达到预设的第二数据采集角度，如果是，向所述模数转换器发送第二数据采集指令；所述模数转换器，连接至所述第二力传感器和所述中央处理器，用于根据所述第二数据采集指令从所述第二力传感器采集所述上肢运动旋转轴在所述当前上肢运动旋转角度时所述用户施加在所述上肢训练部件上的力，并向所述中央处理器发送采集结果。
[0013]在一个实施例中，所述中央处理器，具体用于根据所述第二脉冲信号中的A相脉冲信号、B相脉冲信号及Ζ相信号生成所述当前上肢运动旋转角度，并判断所述当前上肢运动旋转角度是否达到所述预设的第二数据采集角度，如果是，向所述模数转换器发送所述第二数据采集指令。
[0014]在一个实施例中，所述康复训练器还包括:显示屏，连接至所述中央处理器，用于显示所述用户施加在所述脚踏板上的力或所述上肢训练部件上的力。
[0015]根据本发明的另一个方面，提供了一种康复训练器的数据采集方法，所述康复训练器是上述任一种的康复训练器，所述方法包括:根据所述康复训练器的下肢运动旋转轴的摆动产生第一脉冲信号；根据所述第一脉冲信号生成当前下肢运动旋转角度；判断所述当前下肢运动旋转角度是否达到预设的第一数据采集角度；如果所述当前下肢运动旋转角度达到所述预设的第一数据采集角度，采集所述下肢运动旋转轴在所述当前下肢运动旋转角度时用户施加在脚踏板上的力。
[0016]在一个实施例中，根据所述第一脉冲信号生成当前下肢运动旋转角度包括:根据所述第一脉冲信号中的Α相脉冲信号、B相脉冲信号及Z相信号生成所述当前下肢运动旋转角度。
[0017]在一个实施例中，所述方法还包括:根据所述康复训练器中的上肢运动旋转轴的摆动产生第二脉冲信号；根据所述第二脉冲信号生成当前上肢运动旋转角度；判断所述当前上肢运动旋转角度是否达到预设的第二数据采集角度；如果所述当前上肢