一种情绪稳定性感统训练的测评系统及其测评方法与流程

本发明涉及一种测评系统，具体地说，涉及一种情绪稳定性感统训练的测评系统及其测评方法。

背景技术：

稳定性是指一个人在一定时间内，比较稳定地把注意集中于某一特定的对象与活动的能力，也就是工作质量，稳定性训练可以改善生活质量，优化生命品质，提高人脑对手臂运动稳定性和灵敏度而研发本设备的目的。

手臂对人来说具有特殊重要的意义：(1)手和臂的运动机能，与大脑、小脑、神经、肌肉、血液循环系统等都密切关联，手臂稳定程度与人的生理状态密切相关。(2)当人的肌体的某些部分产生病变，受到障碍时，往往影响手臂动作的稳定性程度，手臂稳定程度与人的病理状态密切相关。(3)手臂动作的稳定程度与人的注意力、情绪、休息、高级与低级神经活动状态密切关联，手臂稳定程度与人的心理状态密切相关。

由此可见，手臂稳定程度是人体状况(生理素质和心理素质)的重要参数，是反映中枢神经系统机能状况及上肢肌体健全与灵敏程度的重要标记，是健康检查和康复评定的一项新的重要指标，也是心理测试的一项重要指标。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种情绪稳定性感统训练测评系统及其测评方法，以克服现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种情绪稳定性感统训练测评系统及其测评方法，所述测评系统包括主控单元、电源单元、环形手柄、金属导轨、键盘按键、液晶显示器以及应用接口；其中，主控单元用于建立不同难度级别的正态分布数学模型，作为手臂稳定性水平的评价依据；并根据用户在训练过程中手持环形手柄沿着金属导轨运动的信号的识别处理，以及用户训练的操作时间和失误次数自动计算测评情绪稳定性，测试结果将显示在液晶显示器同时保存在sd卡中；电源模块与主控单元连接，为主控单元供电；环形手柄的圆环端套设在金属导轨上，环形手柄的手柄端与主控单元连接，以检测环形手柄的位置状态，环形手柄在金属导轨的左端和右端之间沿着金属导轨运动；金属导轨为三维弯管轨道，且与主控单元连接；导轨左端设置左接触端点，导轨右端设置右接触端点，环形手柄离开端点和接触端点以确定训练的开始和结束时间；键盘按键与主控单元连接，键盘按键作为外部输入设备，用于注册、登录、调整音量以及训练过程中的操作；液晶显示器与主控单元连接，液晶显示器作为外部输出设备，用于显示操作界面以及评价结果；应用接口与主控单元连接，用于扩展外接设备。

作为对本发明所述的测评系统的进一步说明，优选地，主控单元包括微程序控制器mcu、手柄接口单元、金属导轨控制单元、按键控制单元、lcd控制单元、用于计时的系统时钟单元、存储单元、应用接口控制单元；手柄接口单元，用于外接环形手柄，检测环形手柄位置状态，并将结果反馈给微程序控制器mcu；金属导轨控制单元，用于外接金属导轨，根据环形手柄离开端点和接触端点以确定训练的开始和结束时间，以及检测环形手柄与金属导轨的接触次数以及接触时间，将结果反馈给微程序控制器mcu；按键控制单元，将键盘按键的输入信号发送给微程序控制器mcu；lcd控制单元，将微程序控制器mcu的输出信号发送给液晶显示器；系统时钟单元，用于产生时钟信号并驱动微程序控制器mcu；存储单元，用于存储系统参数及用户注册信息；应用接口控制单元，用于将接入应用接口的外接设备的输入信号转换成微程序控制器mcu可识别的信号。

作为对本发明所述的测评系统的进一步说明，优选地，金属导轨控制单元包括金属导轨检测单元、金属导轨左端控制单元、金属导轨右端控制单元；其中，微程序控制器mcu通过金属导轨检测单元检测环形手柄放置状态，以及环形手柄与金属导轨的接触次数和接触时间；金属导轨左端控制单元与导轨左端点连接，金属导轨右端控制单元与导轨右端点连接，金属导轨左端控制单元和金属导轨右端控制单元检测环形手柄离开端点和接触端点以确定训练的开始和结束时间。

作为对本发明所述的测评系统的进一步说明，优选地，应用接口包括音频接口、usb接口、以太网接口、sd卡接口；其中，音频接口通过音频控制单元与微程序控制器mcu连接，音频接口外接蜂鸣器，用于测试操作过程中的语音提示；usb接口通过usb控制单元与微程序控制器mcu连接，usb接口外接扩展设备；以太网接口通过以太网控制单元与微程序控制器mcu连接，以太网接口通过网线连接互联网；sd卡接口通过sd卡控制单元与微程序控制器mcu连接，sd卡接口外接sd卡，用于将测试记录转存到电脑中保存，便于统计。

作为对本发明所述的测评系统的进一步说明，优选地，所述正态分布数学模型包括如下模型：次数的模型为：其中x表示失误次数，f(x)表示得分，最高得100分，n为正态差错次数，m为得分；时间的模型：其中y为测试时间，时间为秒s，f(y)表示得分，最高得100分，q为正态测试时间，p为得分；数和时间拟合的模型：其中t1与t2分别代表权重，且t1+t2＝1。

为了实现本发明的另一目的，本发明提供了一种采用所述的测评系统的测评方法，所述评价方法包括如下步骤：1)以不同年龄阶段的健康人群作为样本分析，建立正态分布数学模型作为评价标准；1-1)样本数据采集：每个样本在所述的测试系统上分别进行测试，每个样本通过手持环形手柄在金属导轨上运动，并将测试数据发送到微程序控制器mcu；1-2)样本数据存储：微程序控制器mcu将所有样本测试数据根据年龄段进行分类和统计以得到所述正态分布数学模型，并保存到存储单元中或者保存到sd卡中；2)利用所述的训练评价系统对训练用户进行稳定性训练，以得到测试结果；2-1)微程序控制器mcu检测环形手柄位置状态，以确定训练的开始；2-2)环形手柄的手柄端离开左接触端点或者右接触端点训练开始，微程序控制器mcu开始计时，用户手持环形手柄绕不规则金属导轨行走，微程序控制器mcu检测环形手柄运动状态，以确定失误次数以及环形手柄与金属导轨的接触时间；2-3)环形手柄的手柄端接触右接触端点或者左接触端点训练结束，微程序控制器mcu结束计时；3)微程序控制器mcu采用全自动测试积分系统模式，从存储单元中提取训练用户的测试数据，并与样本数据进行比较，根据记录的测试时间和失误次数，通过正态分布数学模型，计算出训练用户的最终得分。

作为对本发明所述的测评方法的进一步说明，优选地，环形手柄位置状态包括如下情况：1)若环形手柄的圆环端处于金属导轨的导轨左端，环形手柄的手柄端接触左接触端点，用户需要拿起环形手柄走到金属导轨的导轨右端才算测试完成；2)若环形手柄的圆环端处于金属导轨的导轨右端，环形手柄的手柄端接触右接触端点，用户需要拿起环形手柄走到金属导轨的导轨左端才算测试完成；3)若环形手柄没在导轨左端和导轨右端，用户需要将环形手柄归位到导轨左端或导轨右端，环形手柄的手柄端接触左接触端点或右接触端点，归位成功。

作为对本发明所述的测评方法的进一步说明，优选地，在步骤2)中，用户手持环形手柄，开始和结束在金属导轨的同一个端，则没有测试结果。

作为对本发明所述的测评方法的进一步说明，优选地，在步骤2)中，环形手柄接触到金属导轨，且接触时间超过3秒，则结束测试；或者，10分钟内未完成操作，系统判断为测试超时，结束测试；或者，测试开始后，失误次数过多，大于99次，结束测试。

本发明通过判断手柄圆环离开端点和接触端点确定训练的开始和结束时间，在此过程中判断手柄圆环与金属导轨的接触次数及时间来评定失误，准确反映人脑包括整个中枢神经系统对手臂动作的运动控制机制和上肢机体的运动稳定性和灵敏度。

本发明是基于arm为核心的stm32单片机开发的稳定性训练设备，采用数字化技术及其先进的算法技术，提高测评数据的合理性。根据用户测试的操作的时间及失误次数，运用操作行为拟合算法得出出用户当前的手臂稳定性水平。利用微电脑控制硬件，利用现代微电子技术，测试过程得到规范化，用户可通过长期使用操作，以达到提高双手稳定性的效果，具有操作简便、自动计时、计数、计算和成本低的特点。

附图说明

图1为本发明的测评系统的硬件原理框图；

图2为本发明的测评系统的功能结构框图。

具体实施方式

为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

如图1所示，图1为本发明的测评系统的硬件原理框图；所述测评系统包括主控单元1、电源模块2、环形手柄3、金属导轨4、键盘按键5、液晶显示器6以及应用接口7；其中，主控单元1用于建立不同难度级别的正态分布数学模型，作为手臂稳定性水平的评价依据；并根据用户在训练过程中手持环形手柄3沿着金属导轨4运动的信号的识别处理，以及用户训练的操作时间和失误次数自动计算测评情绪稳定性，测试结果将显示在液晶显示器6同时保存在sd卡中；电源模块2与主控单元1连接，为主控单元1供电；环形手柄3的圆环端套设在金属导轨4上，环形手柄3的手柄端与主控单元1连接，以检测环形手柄3的位置状态，环形手柄3在金属导轨4的左端和右端之间沿着金属导轨4运动；金属导轨4为三维弯管轨道，且与主控单元1连接；导轨左端设置左接触端点，导轨右端设置右接触端点，环形手柄3离开端点和接触端点以确定训练的开始和结束时间；键盘按键5采用4*3键盘，且与主控单元1连接，键盘按键5作为外部输入设备，用于注册、登录、调整音量以及训练过程中的操作；液晶显示器6采用7寸tft液晶屏显示，且与主控单元1连接，液晶显示器6作为外部输出设备，用于显示操作界面以及评价结果；应用接口7与主控单元1连接，用于扩展外接设备。

请参看图2，图2为本发明的测评系统的功能结构框图；主控单元1包括微程序控制器mcu11、手柄接口单元12、金属导轨控制单元13、按键控制单元14、lcd控制单元15、用于计时的系统时钟单元16、存储单元17、应用接口控制单元18；主控单元mcu11选用stm32f103vct6,cortex-m3内核，256kflash，48ksram，并行lcd接口，兼容8080/6800模式；手柄接口单元12，用于外接环形手柄3，检测环形手柄3位置状态，并将结果反馈给微程序控制器mcu11；金属导轨控制单元13，用于外接金属导轨4，根据环形手柄3离开端点和接触端点以确定训练的开始和结束时间，以及检测环形手柄3与金属导轨4的接触次数以及接触时间，将结果反馈给微程序控制器mcu11；按键控制单元14，将键盘按键5的输入信号发送给微程序控制器mcu11；lcd控制单元15，将微程序控制器mcu11的输出信号发送给液晶显示器6；系统时钟单元16，用于产生时钟信号并驱动微程序控制器mcu11；存储单元17的存储类型为串行flash，用于存储系统参数及用户注册信息，而用户测试信息则保存到sd卡，可转存到电脑进行数据统计、分析；应用接口控制单元18，用于将接入应用接口7的外接设备的输入信号转换成微程序控制器mcu11可识别的信号。

金属导轨控制单元13包括金属导轨检测单元131、金属导轨左端控制单元132、金属导轨右端控制单元133；其中，环形手柄3接触到金属导轨4，触发金属导轨检测单元131开始检测，用于检测环形手柄3与金属导轨4的接触次数以及接触时间，并评定失误；左接触端点与金属导轨左端控制单元132连接，右接触端点与金属导轨右端控制单元133连接，金属导轨左端控制单元132、金属导轨右端控制单元133通过环形手柄3的手柄端与左接触端点或右接触端点接触或不接触，以确定训练的开始和结束时间。

应用接口7包括音频接口71、usb接口72、以太网接口73、sd卡接口74，其中，音频接口71通过音频控制单元与微程序控制器mcu11连接，音频接口71外接蜂鸣器，用于测试操作过程中的语音提示；usb接口72通过usb控制单元与微程序控制器mcu11连接，usb接口72外接扩展设备；以太网接口73通过以太网控制单元与微程序控制器mcu11连接，以太网接口73通过网线连接互联网；sd卡接口74通过sd卡控制单元与微程序控制器mcu11连接，sd卡接口74外接sd卡，用于将测试记录转存到电脑中保存，便于统计。

本发明提供一种采用所述的测评系统的测评方法，所述测评方法包括如下步骤：

步骤1)：以不同年龄阶段的健康人群作为样本分析，建立正态分布数学模型作为评价标准。

1-1)样本数据采集：每个样本在所述的测试系统上分别进行测试，每个样本通过手持环形手柄3在金属导轨4上运动，并将测试数据发送到微程序控制器mcu11。

1-2)样本数据存储：微程序控制器mcu11将所有样本测试数据根据年龄段进行分类和统计以得到所述正态分布数学模型，并保存到存储单元17中或者保存到sd卡中。

所述数学模型包括如下模型：

次数的模型为：其中x表示失误次数，f(x)表示得分，最高得100分，n为正态差错次数，m为得分。

时间的模型：其中y为测试时间，时间为秒s，f(y)表示得分，最高得100分，q为正态测试时间，p为得分。

数和时间拟合的模型：

其中t1与t2分别代表权重，且t1+t2＝1，其中t1与t2分别代表权重，且t1+t2＝1；当失误次数比较少时，次数权重t1较小；随着失误次数增加，次数权重增大；当失误次数超过20次时，次数权重t1＝1，时间权重t2＝0，此时得分完全由失误次数决定。

步骤2)：利用所述的训练评价系统对训练用户进行稳定性训练，以得到测试结果。

首先，用户可以以“游客”身份登录，也可以注册账号登录，通过键盘按键5操作登录所述的测试系统，并在液晶显示器6上显示测试界面，同时微程序控制器mcu11检测环形手柄3位置状态，系统进入“等待测试”状态；其中，环形手柄3位置状态包括如下情况：1)若环形手柄3的圆环端处于金属导轨4的导轨左端，环形手柄3的手柄端接触左接触端点，系统进入“等待测试”状态，用户需要拿起环形手柄3走到金属导轨4的导轨右端才算测试完成；2)若环形手柄3的圆环端处于金属导轨4的导轨右端，环形手柄3的手柄端接触右接触端点，系统进入“等待测试”状态，用户需要拿起环形手柄3走到金属导轨4的导轨左端才算测试完成；3)若环形手柄3没在导轨左端和导轨右端，则液晶显示器6上显示“请将手柄归位！”，同时蜂鸣器进行语音提示，用户需要将环形手柄3归位到导轨左端或导轨右端，环形手柄3的手柄端接触左接触端点或右接触端点，归位成功，液晶显示器6上显示“手柄已归位”，同时蜂鸣器进行语音提示，然后系统进入“等待测试”状态。

然后，用户在“等待测试”状态拿起环形手柄3，环形手柄3的手柄端离开左接触端点或右接触端点测试开始，系统时钟单元16开始计时，蜂鸣器进行语音提示，液晶显示器6上显示“测试中…”。

最后，系统时钟单元16开始计时，用户手持环形手柄3绕不规则金属导轨4行走，微程序控制器mcu11检测环形手柄3运动状态，当检测到环形手柄3接触到金属导轨4，蜂鸣器发出“滴滴”声用以提示用户，系统判断为操作失误并统计失误次数，直至测试结束；其中，所述测试结束包括以下情况：1)用户手持环形手柄3由金属导轨4的一端走到金属导轨4另外一端，放下手柄，系统判段为“测试完成”并显示在液晶显示器6上；2)用户手持环形手柄3，开始和结束在金属导轨4的同一个端，系统判为“用户主动结束本次测试”并显示在液晶显示器6上；3)测试开始后，环形手柄3接触到金属导轨4，且接触时间超过3秒，系统判断用户违规操作，结束测试；或者，10分钟内未完成操作，系统判断为测试超时，结束测试；或者，测试开始后，失误次数过多，大于99次，系统判定失误过多，结束测试。

步骤3)：测试结束后且有效的情况下，微程序控制器mcu11采用全自动测试积分系统模式，从存储单元17中提取训练用户的测试数据，并与样本数据进行比较，根据记录的测试时间和失误次数，通过正态分布数学模型，计算出训练用户的最终得分。

训练用户每次的测试结果可以记录保存到sd卡，如果本次得分进入高分排行榜前10名，则将测试信息存入内部串行flash的高分排行榜，如果得分相同，则以测试时间早的记录在前。

本发明采用全自动测试积分系统模式，通过研究三维弯管轨道的行走信号的特性，自动判断测试开始及结束，以及判断操作失误次数。

本发明同时也是以手臂稳定度概念为指导的康复医疗和功能训练仪器。其基本原理是，借助本设备，通过意识控制动作的反复训练，伴随信息转化、生物反馈、生物控制和功能训练过程，不断调节和增强脑的指令传递至整个中枢神经系统和骨骼肌肉系统的支配和控制能力，清除控制机能障碍，改善直至恢复机能状态。

需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。