一种智能步行训练光电影像系统的制作方法

本发明涉及步行康复训练医疗器械领域，特别涉及一种智能步行训练光电影像系统。

背景技术

目前，许多疾病将会造成患者行走障碍，如：神经系统疾病、脑血管病、腿部腰部疾病等，以及意外事故受伤都可能造成伤病人员行走功能障碍，影响了患者的日常生活，病情稳定后，常常需要进行康复训练治疗来帮助患者恢复肢体功能。通过康复治疗、康复训练，可以有效的促进病人运动神经的重组和代偿以及肌肉力量、骨骼和关节功能的恢复，从而部分或全部地恢复患者的肢体功能。康复训练和治疗开始的越早，最终恢复的效果就越好，然而在开始阶段，病人往往行走步态不稳，速度快慢不均，容易失稳，甚至摔跤，这一系列的不良因素将会打击病人的积极性。为了使病人树立康复信心，尽早开始肢体功能恢复锻炼，往往需要使用帮扶工具，它是肢体运动功能康复训练疗法中的一种基本方法。搀扶、拄拐和水中行走是运用最多也是最基本的减重行走疗法，但他们都有些局限性。为此，有人发明了机械辅助行走装置。

市场上现有一种的下肢行走康复训练装置，包括顶置式轨道，以及用于辅助病人行走训练的装置。该装置除了带有提拽病人的机构外，还带有可沿着轨道运动的轮组以及运动驱动系统，其沿轨道的运动为匀速运动。该装置在实际使用中，针对部分康复病人，他们在训练过程中，机械地来回得走动。其过程不但容易导致病人乏味，不能很好的带动病人积极主动的训练，而且有时候天轨系统还可能与病人的速度不能同步。并且，在训练过程中，病人可能出现不良的走路姿势等不容易发现，如果不及时纠正，将会导致病人在康复之后依然会有这种不良的走路习惯。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种智能步行训练光电影像系统，该系统不但可以增加病人在训练过程中的趣味性和主动性，而且可以保持与人的速度同步，还可以实时监控、记录病人训练过程的状态，然后根据影像记录及时更改不良的步行习惯。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种智能步行训练光电影像系统，包括天轨步行模块、影像采集模块、影像感应模块、检测模块、投影模块和主控制器，其中

天轨步行模块，用于提拽病人进行步行训练，检测病人从坐姿到站姿过程中肌力的变化，并保护病人检测和训练时不跌倒，同时将病人训练的参数传输给主控制器；所述训练的参数包括时间、距离、减重重量；

影像采集模块，包括一个以上的摄像头，用于采集病人在康复训练过程中步行训练状态；在训练之后，该影像采集模块还具有回放功能，医生根据回放的影像进行分析病人的恢复情况并制定相应的康复医疗计划，病人根据回放的影像来观看自己在恢复训练过程中步行状态，以便于对不良状态进行及时的更改；

投影模块，包括一个以上的投影镜头，一方面将预设的趣味图案、动画、训练方案投影到地面上或者墙上，增强病人在运动过程的趣味性同时引导病人按投影的图案进行训练；另一方面结合影像采集模块，将采集到的影像实时投影出来，便于病人在康复训练过程中看到自己的步行状态；

影像感应模块，检测病人在投影图像中的位置及状态，同时将信息反馈给主控制器；

检测模块，用于检测病人进行步行训练时的参数，并将采集的参数传输至主控制器；所述步行训练时的参数包括步幅、平衡性、足底压力；

主控制器，分别与天轨步行模块、影像采集模块、影像感应模块、投影模块、检测模块连接并进行控制；主控制器根据收集的信息分别控制天轨步行模块、投影模块来配合病人进行相应的训练；影像感应模块将检测病人在系统中的位置及状态，同时将信息反馈给主控制器，主控制器将根据影像感应模块的信息控制投影模块来投影相应的图案；天轨步行模块将病人评估检测和训练中的减重重量、训练时间、距离的信息传输给主控制器；主控制器将根据设置来控制天轨步行模块、影像采集模块、影像感应模块、检测模块、投影模块的工作状态；同时主控制器根据天轨步行模块检测模块检测到病人生理体征的信息自动生成一个病人的病情评估及训练状况的报告。

所述预设的趣味图案、动画及训练方案，其本身的变化能够引导病人调整步幅、频率及训练模式。不但可以增加病人在康复训练过程中的趣味性和主动性，而且投影模块与影像采集模块相结合，可以实现病人与他人在训练过程中进行视频通话等。

所述投影模块至少具有两种投影方式：一是从上而下的投影，二是从上到侧面的投影。

所述检测模块包含压力传感器、光电传感器。检测模块所检测到的信号将会即时地反馈给天轨步行模块中的主控制器，形成闭环系统，主控制器根据不同信号做出调节、控制。

所述病人进行步行训练时的参数包括足底压力、步幅、步频、路线、速度、行程、训练时消耗的卡路里、减重重量以及运行时间。

所述影像采集模块还包括通讯单元。通讯单元实现通讯传输功能，影像采集模块所采集的影像可以选择性地即时地远程传送，所述选择性的传送影像，是可以选择是否传送，也可以选择某一个或多个角度、方向所采集的影像。

所述预设的趣味图案、动画及训练方案，均有多种模式选择。

所述预设训练方案图像能够和病人实际训练的图像进行对比，具有教学功能。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明原理简单、实用性强，有利于提升患者自主康复训练的兴趣，而且可以对自身的不良习惯进行及时地调整，在康复器械中具有较好的前景。

附图说明

图1是本发明所述一种智能步行训练光电影像系统的结构框图。

图2是本发明所述一种智能步行康复训练影像系统的天轨步行模块的主视图。

图3是本发明所述一种智能步行训练光电影像系统的结构示意图。

其中，附图标记的含义如下：

1-天轨步行模块、2-影像采集模块、3-投影模块(或vr模块)、4-影像感应模块、5-主控制器、6-检测模块。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

如图1、2、3，本发明型实施例一提供一种智能步行训练影像系统，该系统是将如图2所示的天轨步行模块为基础，病人在天轨步行模块的辅助下进行步行训练。当该系统启动时，检测模块开始检测，首先检测的是天轨对人的提升力，在运动过程中，还将会对病人的步幅、频率、步行速度、以及具体的位置等进行检测。根据检测模块反馈的信息，主控制器调整天轨步行模块的运行速度，使其与病人的速度保持一致。

与此同时，影像采集模块将会从各个方向进行对病人步行训练过程进行影像采集，特别是针对病人的步行状态。在训练结束之后，病人可以将采集的影像进行回放观察，便于了解自己的步行状态、姿势是否正常美观，如有异常，便于即使改正或者反馈给医生寻求建议；医生也可以根据这些影像进行观察分析病人的康复情况，有利于进一步的治疗。

本实施例中，一种智能步行训练光电影像系统，包括天轨步行模块、影像采集模块、影像感应模块、检测模块、投影模块(或vr模块)和主控制器。

天轨步行模块通过丝杆或支架安装在地面之上，并通过有线或无线的方式和主控制器连接。

影像感应模块、投影模块(或vr模块)丝杆或支架安装在地面之上，并通过有线或无线的方式和主控制器连接。

影像采集模块通过丝杆或支架安装在地面之上，位于病人行走方向的前后方向和侧面方向，并通过有线或无线的方式和主控制器连接。

检测模块安装于病人身上或者病人训练的地面上，并通过有线或无线的方式和主控制器、天轨步行模块1连接。

所述天轨步行模块包括轨道、主机、吊带和吊架，所述主机的上端与轨道连接，且所述主机通过吊带与吊架连接；其特征在于：所述主机包括壳体、安装板、刹车装置、行程监控装置、提升装置和控制器，所述安装板固定于壳体内，所述刹车装置、行程监控装置和提升装置均安装于安装板，且所述刹车装置、行程监控装置和提升装置均与控制器连接。

所述刹车装置包括刹车摩擦片、刹车片、铰接块、刹车齿轮、刹车电机和弹簧，所述刹车摩擦片固定于刹车片的上端，所述刹车片的中部通过铰接块与安装板的一侧连接，所述刹车片的下端的一侧设有齿条，所述刹车齿轮安装于安装板的一侧，且所述刹车齿轮与齿条啮合；所述刹车电机安装于安装板的另一侧，且所述刹车电机的动力输出轴与刹车齿轮连接；所述弹簧的一端与齿条的下端连接，所弹簧的另一端与安装板连接。

所述刹车装置还包括第一开关和第二开关，所述第一开关安装于安装板一侧的下端，且所述第一开关位于刹车片的下端的另一侧；所述第二开关安装于安装板一侧的上端，所述第二开关位于刹车片的上端的另一侧。

所述刹车摩擦片采用橡胶或塑料或金属制成。

所述行程监控装置包括滚轮、行程齿轮和感应器，所述滚轮安装于安装板的上端，且所述滚轮通过行程齿轮和感应器连接。

所述提升装置包括提升电机、减速箱和绕带滚筒，所述提升电机通过减速箱与绕带滚筒连接，所述绕带滚筒与吊带连接。

所述提升装置还包括用于检测提升电机提升力的传感器。

所述天轨步行模块还包遥控器，此遥控器与控制器信号连接。

实施例二

本发明实施例二是在实施例一的基础上添加了投影模块，该系统中的检测模块和影像采集模块与实施例一的功能和使用方法相同。

对于添加的投影模块，在该系统启动之时，投影模块也开始运行。整个投影模块具有两个功能，功能一是：结合实施例一所述的投影系统，将病人的步行状态实时地投影出来，便于病人时刻注意并改正；功能二是将会在病人步行的地板上投影出一些趣味的动画，该动画可以有效地与病人步行训练接合，提高病人的趣味性。

所述投影模块的两个功能可以根据病人需求进行选择，可以二选一，也可以双选或者不选。对于功能二中的趣味动画投影也可以选择不同的模式，比如投影海洋场景，一条小鱼在脚下游动，病人训练时可以以踩鱼来增强趣味性。根据检测模块，当踩到了鱼时，还会发出声音，以提高病人的成就感，从而进一步刺激病人的步行康复训练的兴趣。而且投影出来的小鱼位置具有一定规律，这样便达到了调节病人步幅、频率的目的。

完成投影的方式很多，可以从上往下进行投影；也可以从下往上进行投影，类似于一个显示器的方式。趣味动画的投影模式也有很多，还比如原野漫步、脚踏白云等模式，这里不一一列举，但都属于该专利的保护范围。

实施例三

本发明的实施例三是在实施例一的基础上添加了vr模块，该系统中的vr模块相当于实施例二中的投影模块的功能二。在步行康复训练过程中，应用vr模块增强康复训练的趣味性和提高病人的积极性。

该vr模块可以给病人提高各种康复训练模式，刺激病人不行康复训练的兴趣。比如逛街模式、漫步花园等模式。

实施例四

本发明的实施例四是在实施例一的基础上，将投影模块与影像采集模块相结合使用。病人在康复训练过程中，通过影像采集模块，将病人自己的影像，可以具体选择某一个方向采集的影像发送他人，投影系统则将他人的影像投影过来。如此便形成了视频通话功能。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。