一种智能康复训练系统及应用的制作方法

本发明涉及一种智能技术领域，具体是一种智能康复训练系统及应用。

背景技术：

随着现代人工作压力逐渐增大和生活形态的越来越紧张，过重的生活负担、长时间固定同一个姿势、久站久坐运动量不足、重复多次的弯腰等造成脊椎过度劳损或形成不良姿势，导致肌肉疼痛或颈、腰、胸等椎体产生酸痛麻症候群，现代医学逐渐采用物理治疗，即康复治疗来校正弯曲的脊椎与骨骼，使脊椎或骨骼神经得以舒缓，以解除酸痛麻的根源。一般而言，物理治疗师在给患者进行物理治疗时，多借助各种康复设备，其使用马达来带动机械设备，用以反复地带动人体的某一部位运动，使该部位逐渐恢复至正常的角度或形状。但是现有的康复设备功能性都较为单一，一般都只能工作某一个特性的工作模式，不够智能，并不能很好的帮助患者康复。

专利申请号为201610269317.4的专利文献公开了基于嵌入式系统的医用康复训练仪，包括受力检测系统和智能控制系统，受力检测系统包括力传感器和模数转换模块，智能控制系统包括嵌入式微控制器、声光报警器和红外遥控模块；力传感器通过模数转换模块连接嵌入式微控制器，将力信号输入至嵌入式微控制器；声光报警器和红外遥控模块分别连接嵌入式微控制器，红外遥控模块将设定的训练时间及报警阈值存储到嵌入式微控制器中，声光报警器在施力达到报警阈值和达到设定训练时间时发出声音警报；力传感器为应变片压力传感器；模数转换模块由高精度24位模数转换芯片AD7767构成；嵌入式微控制器为STM32F103单片机；声光报警器由蜂鸣器和红色LED发光二极管构成；红外遥控模块由红外遥控接收头SM0038构成；还包括由DS1340芯片组成的实时时钟电路，实时时钟电路通过其2线串行接口连接嵌入式微控制器；还包括由2位7段LED数码管组成的LED数码管显示器，LED数码管显示器用来显示病人的施力大小及设定训练时间；还包括由可充电电池和电源检测芯片组成的充电电池组及电源管理模块，充电电池组及电源管理模块与嵌入式微控制器的电源输入端口连接；还包括USB接口调试模块，USB接口调试模块连接嵌入式微控制器得下载端口。但该发明存在以下不足：缺少有效的警报提示模块。

专利申请号为201510278123.6的专利文献公开了虚拟现实康复训练系统及方法，包括：运动捕捉设备、可移动设备以及处理设备，所述处理设备安装在所述可移动设备上，构成床旁一体设备，所述处理设备与所述运动捕捉设备连接，其中，所述运动捕捉设备，连接至患者的肢体，用于实时获取所述患者的肢体动作数据；所述处理设备包括：数据接收模块、处理模块和显示模块；所述数据接收模块用于接收所述运动捕捉设备获取的所述肢体动作数据；所述处理模块用于根据所述肢体动作数据发出驱动信号以驱动三维人物模型的动作变化，以及根据所述肢体动作数据对所述患者的训练情况进行评估，得到评估结果；所述显示模块用于根据所述驱动信号实时显示所述三维人物模型的动作变化，以及显示所述评估结果；所述可移动设备包括：设备主体以及连接至所述设备主体下端的可移动机构，所述设备主体上设有高度调节机构，用于调节所述设备主体的高度；所述运动捕捉设备包括四个可穿戴的传感器，分别连接至所述患者的腰部及单侧的肩、肘、腕，用于实时检测所述患者的腰部、肩、肘和腕的角度变化，以获取所述肢体动作数据；所述传感器包括加速计和陀螺仪，其中，所述加速计用于检测连接部位的加速度，所述陀螺仪用于检测连接部位的角速度；所述运动捕捉设备还包括：数据交换模块和电源管理模块，其中，所述数据交换模块用于按照预设的时间间隔向所述处理设备发送所述肢体动作数据，所述电源管理模块用于向所述运动捕捉设备提供电能；所述处理模块，具体用于将所述肢体动作数据与所述当前训练姿势及当前训练模式下预设的动作数据进行比较，得到所述评估结果；以及在游戏结束后，根据所述患者完成游戏任务的程度，记录所述患者的康复情况；其中，训练姿势包括：卧姿、坐姿和站姿，训练模式包括：被动训练模式、健侧带动患侧训练模式和主动训练模式，所述评估结果包括：训练动作、训练时间、所述患者的动作是否到位、所述患者的动作重复次数、所述患者的动作的速度和/或力量是否达标、得分以及所述患者的活动能力；所述预设的动作数据包括：动作类型、根据所述患者的身体情况设置的肢体在每个方向上的活动范围、动作的重复次数、速度、力量；所述处理模块，具体用于计算当前肢体动作数据对应的坐标值与上次肢体动作数据对应的坐标值的空间距离，将所述空间距离与预设的容差范围进行比较，如果所述空间距离处于所述容差范围之外，则过滤掉所述当前肢体动作数据对应的坐标值；并根据过滤处理后得到的数据发出驱动信号，以驱动所述三维人物模型的动作变化；所述系统还包括：打印设备，连接至所述处理设备，用于打印所述评估结果；所述的虚拟现实康复训练系统，包括：处理设备根据输入的信息，确定患者进行训练，并确定当前训练姿势及当前训练模式；所述处理设备向运动捕捉设备发送数据请求；所述运动捕捉设备接收到所述数据请求后，获取患者的肢体动作数据，并按照预设的时间间隔向所述处理设备发送所述肢体动作数据；所述处理设备接收所述肢体动作数据后，根据所述肢体动作数据发出驱动信号，驱动三维人物模型的动作变化并实时显示；以及根据所述肢体动作数据对所述患者的训练情况进行评估并显示评估结果；在训练结束后，所述处理设备选择难度与所述患者的康复情况匹配的游戏，供所述患者进行训练，并根据所述患者完成游戏任务的程度，记录所述患者的康复情况；所述运动捕捉设备获取患者的肢体动作数据包括：所述运动捕捉设备实时检测所述患者的腰部及单侧的肩、肘、腕的角度变化，以获取所述肢体动作数据；所述处理设备根据所述肢体动作数据发出驱动信号驱动三维人物模型的动作变化并实时显示包括：所述处理设备显示所述患者需要完成的动作对应的运动轨迹；所述处理设备实时将所述三维人物模型的动作与所述运动轨迹进行比较；如果所述三维人物模型的动作偏离所述运动轨迹，则所述处理设备进行提示；所述处理设备根据所述肢体动作数据对所述患者的训练情况进行评估包括：所述处理设备将所述肢体动作数据与所述当前训练姿势及当前训练模式下预设的动作数据进行比较，得到所述评估结果，所述评估结果包括：训练动作、训练时间、所述患者的动作是否到位、所述患者的动作重复次数、所述患者的动作的速度和/或力量是否达标、得分以及所述患者的活动能力；所述预设的动作数据包括：动作类型、根据所述患者的身体情况设置的肢体在每个方向上的活动范围、动作的重复次数、速度、力量；所述处理设备根据所述肢体动作数据发出驱动信号，驱动三维人物模型的动作变化并实时显示包括：计算当前肢体动作数据对应的坐标值与上次肢体动作数据对应的坐标值的空间距离，将所述空间距离与预设的容差范围进行比较，如果所述空间距离处于所述容差范围之外，则过滤掉所述当前肢体动作数据对应的坐标值；根据过滤处理后得到的数据发出驱动信号驱动所述三维人物模型的动作变化，并实时显示所述三维人物模型的动作变化；所述处理设备采用多视角显示所述三维人物模型的动作变化；在根据所述肢体动作数据对所述患者的训练情况进行评估之后，所述方法还包括：打印所述评估结果；所述训练姿势包括：卧姿、坐姿和站姿；所述训练模式包括：被动训练模式、健侧带动患侧训练模式和主动训练模式。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能康复训练系统及应用，以解决背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能康复训练系统，包括：运动捕捉模块、健康状态监测模块、用户终端、中央处理模块、警报模块，所述运动捕捉模块、健康状态监测模块、用户终端、通讯模块与中央处理模块连接。

作为本发明进一步的方案：所述运动捕捉模块为基于计算机图形学研发的动态捕捉模块。

作为本发明进一步的方案：所述健康状态监测模块包括心率监测模块、血氧浓度检测模块、血压监测模块、血糖浓度监测模块、呼吸频率监测模块、出汗程度监测模块及二氧化碳浓度监测模块。

作为本发明进一步的方案：所述用户终端为基于S3C2410X设计的用户终端。

作为本发明进一步的方案：所述警报模块包括继电器、遥控模块、扬声器、语音输出模块及RS232接口。

一种智能康复训练系统的应用，包括以下步骤：

（1）用户通过运动捕捉模块进行康复训练学习，并通过中央处理模块、健康状态监测模块和用户终端进行康复训练过程中的健康状态评估来改变康复训练的强度；

（2）用户在康复训练过程中，存在健康状态不适时，警报模块激活并通过用户终端提示用户。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明包括：运动捕捉模块、健康状态监测模块、用户终端、中央处理模块、警报模块，所述运动捕捉模块、健康状态监测模块、用户终端、通讯模块与中央处理模块连接。本发明使得用户得到科学合理的康复训练。

附图说明

图1为本发明的工作原理。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

由图1可见，一种智能康复训练系统，包括：运动捕捉模块、健康状态监测模块、用户终端、中央处理模块、警报模块，所述运动捕捉模块、健康状态监测模块、用户终端、通讯模块与中央处理模块连接。

所述运动捕捉模块为基于计算机图形学研发的动态捕捉模块。

所述健康状态监测模块包括心率监测模块、血氧浓度检测模块、血压监测模块、血糖浓度监测模块、呼吸频率监测模块、出汗程度监测模块及二氧化碳浓度监测模块。

所述用户终端为基于S3C2410X设计的用户终端。

所述警报模块包括继电器、遥控模块、扬声器、语音输出模块及RS232接口。

一种智能康复训练系统的应用，包括以下步骤：

（1）用户通过运动捕捉模块进行康复训练学习，并通过中央处理模块、健康状态监测模块和用户终端进行康复训练过程中的健康状态评估来改变康复训练的强度；

（2）用户在康复训练过程中，存在健康状态不适时，警报模块激活并通过用户终端提示用户。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。