专利名称：智能康复训练仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医疗康复训练器材，具体为一种多功能的智能康复训练仪。
背景技术：
目前，我国对康复医学越来越重视，政府正在加强康复医院和社区康复中心的建设，并要求全国二级以上医院在2015年前必须开设康复医学科，因此，我国对康复器材的需求量也将越来越大。但是，目前很多智能化康复设备研究仍处于起步阶段，一些简单的康复器械应用范围窄、定位精度差，远远不能满足市场对智能化、人机工程化康复机器人的需求，而相对智能化的康复器械大都存在结构复杂、制造成本高的缺陷，不能够被广泛应用
发明内容
本发明的技术目的在于弥补现有技术的不足，提供一种使用方便、功能全面且兼具娱乐性的手部康复训练仪，
本发明的技术方案为
一种智能康复训练仪，其特征在于，包括上位机、数据转接盒和肢体训练单元，所述肢体训练单元设有用于患者实施训练的操作部件以及感应所述操作部件运动状态的传感装置，所述传感装置与数据转接盒连接，通过数据转接盒将传感器传输的电信号转换为数字信号发送至上位机中处理，所述上位机设有数据处理系统，所述数据处理系统包括
数据管理模块，采集患者训练过程中肢体训练单元传感器发送的数据，将该数据按照上位机中预先建立的患者档案分类存储并管理；
数据分析模块，按照预先设置的评价标准对数据管理模块采集存储的数据进行评价分析并输出结果。进一步地，所述上位机设有虚拟游戏模块，患者通过改变所述操作部件的运动状态模拟游戏的虚拟角色，虚拟游戏模块的控制系统根据所述数据管理模块采集的实时数据选择驱动游戏进行或显示的内容，并通过显示屏显示游戏的进程。所述数据转接盒包括主控电路板和微控制系统，微控制系统预设分辨数据转接盒各接口所连接传感器类型的识别机制，数据转接盒上设有若干与所述传感装置连接的接口。所述微控制系统可优选采用stm32微控制器等。所述肢体训练单元包括角度运动训练器、握力测量训练器、捏力测量训练器和中央阻抗训练器。所述角度运动训练器包括若干贴在躯体关节处的内置传感器的贴片，通过所述贴片采集躯体关节处包括屈伸范围和旋转角度在内的运动状态数据。进一步地，所述贴片可设为箱型，贴片外侧面中的一面或多面根据贴片使用的关节位置设为平面或弧形面。所述中央阻抗训练器的阻尼产生机构采用可调阻尼器，并在训练器外部设有调整阻尼器阻抗值的刻度盘，方便患者根据自身状况选择合适的训练强度。中央阻抗训练器的传感装置优选采用光电编码器，这种非接触的方式计量精度高、部件使用寿命长，所述光电编码器的码盘安装在可调阻尼器的转动主轴上，实时采集可调阻尼器的角度变化信息。作为优选，所述可调阻尼器采用磁阻尼器。所述握力测量训练器的操作部件包括并列设置的掌握把和指握把，所述掌握把、指握把与手部的接触面设为与手掌形状契合的弧形；掌握把和指握把的上下两端通过压掣件连接，所述压掣件的杆身上设有若干平行间隔设置的隔板，所述指握把的上下两端卡在任两隔板之间的间隙内，所述掌握把在上下两端的把筒内各设有一传感器，上位机通过集合两传感器的数据计算出握力值。患者在使用握力测量训练器的时候，可根据手掌的大小或设定的训练强度来选择指握把卡在压掣件上的位置，即指握把和掌握把之间的间距。所述捏力测量训练器包括一圆盘状的受力器，圆盘的上下两面为手指的施力部位。本发明的有益效果 本发明通过在训练器材上设置传感器，可将患者在各种类型训练器上的运动状态数据反映到上位机中，进行管理和分析，结构简单、使用方便；且训练器材和上位机采用分体设计，通过接口连接，方便了设备的维护和更换，降低了成本，仪器的功能也可通过增加训练器材的种类来进一步拓展，同时本发明游戏模式的设置增强了仪器的娱乐性和趣味性，适合在本领域内推广应用。
图I是本发明结构示意 图2是数据转接盒的结构示意 图3是角度运动训练器贴片的结构示意 图4是握力测量训练器的结构示意 图5是捏力测量训练器的结构示意 图6是中央阻抗训练器的正面结构示意 图7是中央阻抗训练器的背面结构示意 图8是中央阻抗训练器实施例一的结构示意 图9是中央阻抗训练器实施例二的结构示意 图10是中央阻抗训练器实施例三的结构示意 上图中，I、上位机；2、数据转接盒；3、捏力测量训练器；4、握力测量训练器，41、指握把，42、掌握把，43、压掣件；5、角度运动训练器；6、中央阻抗训练器。
具体实施例方式为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施方式
对本发明做进一步的介绍。如图I所示，一种智能康复训练仪，包括上位机PC、数据转接盒和多个肢体训练单元，所述肢体训练单元包括角度运动训练器5、握力测量训练器4、捏力测量训练器3和中央阻抗训练器6等。所述肢体训练单元设有用于患者实施训练的操作部件以及感应所述操作部件运动状态的传感装置，所述传感装置通过数据转接盒2与上位机连接，传感装置将肢体训练单元的运动信号转换为电信号，而数据转接盒2将传感器传输的电信号转换为数字信号发送至上位机I中处理。上位机I设有数据处理系统和虚拟游戏模块，所述数据处理系统包括
数据管理模块，采集患者训练过程中肢体训练单元传感器发送的数据，将该数据按照预先建立的档案分类存储并管理；
数据分析模块，按照预先设置的评价标准对数据管理模块采集存储的数据进行评价分析并输出结果。用户使用的具体过程如下
用户通过游戏界面操作上位机的软件系统，首先建立游戏中的个人档案和管理设置， 根据用户训练的需要选择相应的训练单元，用户控制操作部件来完成游戏，肢体训练单元的传感器将用户训练过程中的运动状态信号通过数据转接盒传输给上位机，上位机进行数据处理，记录训练结果并分析，最终输出分析结果。游戏内容如接水果、字母排序等，在游戏过程中，患者通过改变所述操作部件的运动状态模拟游戏的虚拟角色，虚拟游戏模块的控制系统根据所述数据管理模块采集的实时数据选择驱动游戏进行或显示的内容，并通过显示屏显示游戏的进程。所述数据转接盒2包括主控电路板和微控制系统，所述微控制系统采用stm32微控制器，如图2所示，该数据转接盒2设有四个通用的标准传感器接口，用来连接上述四个肢体训练单元的传感装置，微控制系统预设识别机制来区分各种不同的肢体训练单元的传感器类型，使训练单元在连接转接盒时可插入任一个接口，而数据转接盒2通过串口将转换后的信号发送给上位机I。同时为了方便使用，数据转接盒2可采用USB接口的形式与上位机连接，但数据转接盒2需要对串口信号进行转换。所述角度运动训练器5包括若干贴在躯体关节处的内置传感器的箱型贴片，通过所述贴片采集躯体关节处的运动状态数据，如肩关节的外摆和内收、肘关节和指关节的屈伸、头部的转动等。同时为符合人体手指、手臂等关节的扰度，可将贴片设计为多种不同的弧面和平面，供用户选择使用，如图3所示。如图4所示，所述握力测量训练器4的操作部件包括并列设置的掌握把42和指握把41，所述掌握把42、指握把41与手部的接触面设为与手掌形状契合的弧形；掌握把42和指握把41的上下两端通过压掣件43连接，所述压掣件43的杆身上设有若干平行间隔设置的隔板，所述指握把41根据使用者手掌的大小卡在相应的隔板之间。所述掌握把42在上下两端的把筒内各设有一传感器，上位机通过集合两传感器的数据计算出平均的握力值，使测量结果更准确。如图5所示，所述捏力测量训练器3包括一圆盘状的受力器，圆盘的上下两面为手指的施力部位。使用时，患者使用中指、食指和拇指捏住受力器，根据上位机的信息提示控制捏力的大小完成训练，上位机根据患者的完成情况记录数据，并分析手指肌力的水平。所述中央阻抗训练器6的阻尼产生机构采用可调磁阻尼器，并在训练器外部设有调整阻尼器阻抗值的刻度盘，如图7所示，刻度盘份为12个等级，方便患者转换不同的阻抗力。中央阻抗训练器6的传感装置采用光电编码器，所述光电编码器的码盘安装在可调阻尼器的转动主轴上，在患者转动阻抗器的手柄时，实时采集所述转动主轴的角度变换。同时，如图8、图9和图10所示，中央阻抗训练器可通过设置不同结构的手柄适应患者不同肢体部位的阻抗训练。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种智能康复训练仪，其特征在于，包括上位机、数据转接盒和肢体训练单元，所述肢体训练单元设有用于患者实施训练的操作部件以及感应所述操作部件运动状态的传感装置，所述传感装置与数据转接盒连接，通过数据转接盒将传感器传输的电信号转换为数字信号发送至上位机中处理，所述上位机设有数据处理系统，所述数据处理系统包括 数据管理模块，采集患者训练过程中肢体训练单元传感器发送的数据，将该数据按照预先建立的档案分类存储并管理； 数据分析模块，按照预先设置的评价标准对数据管理模块采集存储的数据进行评价分析并输出结果。
2.根据权利要求I所述的一种智能康复训练仪，其特征在于，所述上位机设有虚拟游戏模块，患者通过改变所述操作部件的运动状态模拟游戏的虚拟角色，虚拟游戏模块的控制系统根据所述数据管理模块采集的实时数据选择驱动游戏进行或显示的内容，并通过显示屏显示游戏的进程。
3.根据权利要求I所述的一种智能康复训练仪，其特征在于，所述数据转接盒包括主控电路板和微控制系统，微控制系统预设分辨数据转接盒各接口所连接传感器类型的识别机制，数据转接盒上设有若干与所述传感装置连接的接口。
4.根据权利要求I、2或3所述的一种智能康复训练仪，其特征在于，所述肢体训练单元包括角度运动训练器、握力测量训练器、捏力测量训练器和中央阻抗训练器。
5.根据权利要求4所述的一种智能康复训练仪，其特征在于，所述角度运动训练器包括若干贴在躯体关节处的内置传感器的贴片，通过所述贴片采集躯体关节处包括屈伸范围和旋转角度在内的运动状态数据。
6.根据权利要求5所述的一种智能康复训练仪，其特征在于，所述贴片设为箱型，贴片外侧面中的一面或多面根据贴片使用的关节位置设为平面或弧形面。
7.根据权利要求4所述的一种智能康复训练仪，其特征在于，所述中央阻抗训练器的阻尼产生机构采用可调阻尼器，并在训练器外部设有调整阻尼器阻抗值的刻度盘，中央阻抗训练器的传感装置采用光电编码器，所述光电编码器的码盘安装在可调阻尼器的转动主轴上。
8.根据权利要求6所述的一种智能康复训练仪，其特征在于，所述可调阻尼器为磁阻尼器。
9.根据权利要求4所述的一种智能康复训练仪，其特征在于，所述握力测量训练器的操作部件包括并列设置的掌握把和指握把，所述掌握把、指握把与手部的接触面设为与手掌形状契合的弧形；掌握把和指握把的上下两端通过压掣件连接，所述压掣件的杆身上设有若干平行间隔设置的隔板，所述指握把的上下两端卡在任两隔板之间的间隙内，所述掌握把在上下两端的把筒内各设有一传感器，上位机通过集合两传感器的数据计算出握力值。
10.根据权利要求4所述的一种智能康复训练仪，其特征在于，所述捏力测量训练器包括一圆盘状的受力器，圆盘的上下两面为手指的施力部位。
全文摘要
一种智能康复训练仪，其特征在于，包括上位机、数据转接盒和肢体训练单元，所述肢体训练单元设有用于患者实施训练的操作部件以及感应所述操作部件运动状态的传感装置，所述传感装置与数据转接盒连接，通过数据转接盒将传感器传输的电信号转换为数字信号发送至上位机中处理，所述上位机设有数据处理系统。本发明可通过上位机采集患者使用肢体训练器械的训练数据，并通过建档的方式对患者的训练情况进行分类管理和分析，使患者和医生可以直观、及时地了解康复训练的进程，并且本发明结构简单、操作方便、容易维护，通过游戏模块的设置，可进一步增强本发明的娱乐性和趣味性。
文档编号A61H1/00GK102813518SQ20121033257
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者黄观庭, 陈燕云, 毛代西, 吴魏, 李智明, 孙坤, 唐粲, 程胜, 张建伟 申请人:昆山市工业技术研究院有限责任公司