上肢脑神经康复训练系统及训练方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗康复领域，尤其涉及一种上肢脑神经康复训练系统及训练方法。
【背景技术】
[0002]上肢脑神经康复训练对于中风和脑损伤等患者具有重要的意义，可帮助患者脑神经重塑，从而恢复上肢运动能力。而借助辅助训练设备能使训练更好的完成训练任务，实现训练效果。
[0003]例如，对于脑卒中训练者，目前康复医院中针对脑卒中的软瘫期训练者一般是训练师亲自人工治疗，耗费了大量的人工成本，而康复医院现有的康复设备大部分和健身器材很类似，训练者使用的时候重复一些简单的动作，枯燥乏味。
[0004]虚拟现实技术是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视觉，听觉，力觉等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用，相互影响，可以产生亲临对应真实环境的感受和体验。
[0005]综上所述，如何将虚拟现实技术应用到训练设备中，研制成一款具有一定趣味性、方便使用的训练系统是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0006]基于此，有必要提供一种能将物理训练师从繁重的体力劳动解脱，且具有一定趣味性的上肢脑神经康复训练系统及训练方法。
[0007]为实现本发明目的提供的一种上肢脑神经康复训练系统，包括可带动训练者上肢运动且具有力反馈功能的机械结构，3D显示器，扬声器，以及信息处理装置，所述机械结构，3D显示器，以及扬声器与所述信息处理装置通讯连接；
[0008]所述信息处理装置中包括虚拟现实模块和人机交互模块；
[0009]所述虚拟现实模块用于虚拟现实的场景并通过所述3D显示器进行显示；
[0010]所述人机交互模块根据所述虚拟现实的场景控制所述机械结构带动训练者上肢运动，控制所述扬声器发出声音，并接收、分析所述机械结构的反馈信息；
[0011]所述反馈信息包括机械结构的位置以及各自由度方向的受力。
[0012]作为一种上肢脑神经康复训练系统的可实施方式，所述信息处理装置为计算机。
[0013]作为一种上肢脑神经康复训练系统的可实施方式，所述人机交互模块通过虚拟仪器设计软件设计的人机交互界面实现人机交互。
[0014]作为一种上肢脑神经康复训练系统的可实施方式，所述虚拟现实模块通过3D设计软件设计实现虚拟现实的场景。
[0015]作为一种上肢脑神经康复训练系统的可实施方式，所述信息处理装置中还包括存储模块，用于存储多个训练模式，多个训练示例，以及训练结果。
[0016]作为一种上肢脑神经康复训练系统的可实施方式，所述训练模式包括被动训练模式，助力训练模式，以及主动训练模式。
[0017]作为一种上肢脑神经康复训练系统的可实施方式，所述3D显示器通过高清晰度多媒体接口与所述计算机的显卡相连。
[0018]作为一种上肢脑神经康复训练系统的可实施方式，
[0019]所述虚拟现实模块还包括虚拟影像获取单元；
[0020]所述虚拟影像获取单元，用于设置两个虚拟摄像机将虚拟现实的场景数据生成两个虚拟影像数据，并发送两个所述虚拟影像数据给所述3D显示器；
[0021]所述3D显示器将两个所述虚拟影像数据通过左右模式显示到训练者的左右视角位置；
[0022]两个所述虚拟摄像机的参数相同、设置相同、且视角与被训练者视角相似。
[0023]作为一种上肢脑神经康复训练系统的可实施方式，所述机械结构为摇杆式机器人的机械机构。
[0024]基于同一发明构思的一种上肢脑神经康复训练方法，包括以下步骤:
[0025]根据所选择的训练模式进入相应的模式训练，3D显示器显示预设的虚拟现实的场旦牙、；
[0026]当所选择为被动训练模式时，所述机械结构带动训练者的上肢完成虚拟现实的场景中的训练任务；
[0027]当所选择为助力训练模式时，根据所述机械结构反馈的训练者的上肢发力大小与方向，所述信息处理装置控制所述机械结构为训练者的上肢提供辅助力，帮助上肢完成虚拟现实的场景中的训练任务；
[0028]当所选择为主动训练模式时，在上肢完成所述虚拟现实的场景中的训练任务时，所述信息处理装置根据所述虚拟现实的场景通过所述机械结构对上肢提供阻力。
[0029]作为一种上肢脑神经康复训练方法的可实施方式，当所选择为被动训练模式时，所述机械结构带动训练者的上肢完成虚拟现实的场景中的训练任务，包括以下步骤:
[0030]检测上肢的关节活动度，并存储在所述存储模块中；
[0031]根据所述上肢的关节活动度及虚拟现实的场景中的训练任务，所述信息处理装置控制所述机械结构带动训练者的上肢在所述关节活动度范围内进行单关节训练；
[0032]根据所述机械结构反馈的在极限位置受到上肢反作用力的大小，逐步加大所述上肢的关节活动度，直至所述上肢的关节活动度达到正常人的水平；
[0033]所述机械结构带动训练者的上肢根据虚拟现实的场景进行ADL训练。
[0034]作为一种上肢脑神经康复训练方法的可实施方式，还包括以下步骤:
[0035]所述信息处理装置根据所述虚拟现实的场景控制所述扬声器发出相应声音；
[0036]所述信息处理装置根据所述机械结构反馈的位置信息调整虚拟现实的场景中相应物体的位置。
[0037]本发明的有益效果包括:
[0038]本发明提供的上肢脑神经康复训练系统及训练方法，将虚拟现实技术与训练设备相结合，构建与日常生活相关联的生活场景，如擦桌子，接水果，摘水果，菜场买菜等。用户可以通过人机交互软件选择训练的项目，打印训练报表和调整系统参数；用户通过机械结构与虚拟现实中的场景互动，同时虚拟环境里的声音，图像和力觉信息分别通过显示器，扬声器和机械装置反馈给用户。其使训练内容丰富多样化，增强康复训练的趣味性，同时将康复训练师从繁琐的体力劳动中解脱出来，节省人力成本。
【附图说明】
[0039]图1为本发明的一种上肢脑神经康复训练系统的一具体实施例的系统结构示意图；
[0040]图2为本发明的一种上肢脑神经康复训练方法的一具体实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0041]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例的上肢脑神经康复训练系统及训练方法的【具体实施方式】进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0042]本发明实施例的上肢脑神经康复训练系统，如图1所示，包括可带动训练者上肢运动且具有力反馈功能的机械结构100，3D显示器200，扬声器300，以及信息处理装置400，所述机械结构，3D显示器，以及扬声器与所述信息处理装置通讯连接。所述信息处理装置400中包括虚拟现实模块410和人机交互模块420，所述虚拟现实模块用于虚拟现实的场景并通过所述3D显示器进行显示；所述人机交互模块420根据所述虚拟现实的场景控制所述机械结构带动训练者上肢运动，控制所述扬声器发出声音，并接收、分析所述机械结构的反馈信息。所述反馈信息包括机械结构的位置以及各自由度方向的受力。将所述机械结构的位置信息发送到虚拟现实模块中，所述虚拟现实模块则根据所述位置信息调整虚拟现实的场景中对应虚拟角色的位置。
[0043]所述3D显示器包括3D眼镜，需要进行训练的训练者，如脑卒中患者，在使用系统进行上肢脑神经康复训练时，通过3D眼镜在3D显示器中看到虚拟现实的场景，并在机械结构的辅助下根据虚拟现实的场景，移动场景中的物体，或者完成预设的任务。
[0044]本发明实施例的上肢脑神经康复训练系统，使用虚拟现实模块，构建与日常生活相关联的生活场景，如擦桌子，接水果，摘水果，菜场买菜等。用户可以通过人机交互软件选择训练的项目，打印训练报表和调整系统参数；用户通过机械结构与虚拟现实中的场景互动，同时虚拟环境里的声音，图像和力觉信息分别通过显示器，扬声器和机械装置反馈给用户。其使训练内容丰富多样化，增强康复训练的趣味性，且训练者可根据虚拟现实的场景在预设训练步骤下进行训练，将康复训练师从繁琐的体力劳动中解脱出来，节省人力成本。
[0045]较佳地，在其中一个实施例中，所述扬声器使用5.1声道扬声器，能够配合虚拟现实场景发出模拟现实的立体声，使康复训练者