一种智能化肢体运动监管仪及应用方法与流程

本发明涉及一种智能化肢体运动监管仪及应用方法，属于智能运动监管技术领域。

背景技术：

为了规范肢体脚踝的训练运动，人们发明了许多踝泵运动训练器材，如，专利“一种踝泵运动器”、“一种监测踝泵运动数据的装置”、“一种医疗护理移动康复训练装置”等，这些产品或发明的共同特点是需依赖机械传动结构或无法做到对运动全过程进行实时轨迹监测，其中部分产品附加了一些机械传动部件的运动检测和显示单元。实际上许多病人并不需要借助外部器具或是只需借助日常生活用具就可以完成康复训练，不一定需要专门的踝泵运动训练机械装置。为防训练动作出错、不到位和依从性差等问题，这些脱离专业器材的训练更需要专业护理人员的监护指导。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用全新设计理念，可以对运动全过程进行实时轨迹检测，具有广泛通用性，并能有效提高肢体监管效率的智能化肢体运动监管仪。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种智能化肢体运动监管仪，包括电源、肢体运动检测模块、控制模块、语音模块、语音交互模块、存储模块；其中，肢体运动检测模块包括加速度检测电路、陀螺仪检测电路和双传感器信息融合模块；加速度检测电路包括至少一个加速度传感器、加速度预处理模块、加速度采集模块，各个加速度传感器分别与加速度预处理模块的输入端相连接，加速度预处理模块的输出端与加速度采集模块的输入端相连接；陀螺仪检测电路包括至少一个陀螺仪传感器、陀螺仪预处理模块、陀螺仪采集模块，各个陀螺仪传感器分别与陀螺仪预处理模块的输入端相连接，陀螺仪预处理模块的输出端与陀螺仪采集模块的输入端相连接；加速度采集模块的输出端与陀螺仪采集模块的输出端分别与双传感器信息融合模块的输入端相连接，双传感器信息融合模块的输出端与控制模块相连接；同时，控制模块分别与语音模块、存储模块相连接，语音交互模块包括相互连接的语音采集发送模块和麦克风扬声器模块，控制模块与语音采集发送模块相连接；电源分别与控制模块，以及加速度检测电路中的各个模块相连接，同时，电源经过电控断路器分别与智能化肢体运动监管仪中其余各个模块相连接。

作为本发明的一种优选技术方案：所述肢体运动检测模块为踝泵运动检测模块。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括无线电磁通讯模块，其中，无线电磁通讯模块包括相互连接的无线收发电路模块和无线模块，所述控制模块与无线收发电路模块相连接，所述电源经过所述电控断路器分别与无线收发电路模块和无线模块相连接。

作为本发明的一种优选技术方案：所述电源为充电电源。

作为本发明的一种优选技术方案：所述电控断路器为三极管开关电路、场效应管开关电路、光电开关或者继电器的一种。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括盒体，所述智能化肢体运动监管仪中的所有模块设置于盒体当中。

作为本发明的一种优选技术方案：所述控制模块为装载用于针对肢体运动进行监管的软件的微处理器。

本发明所述智能化肢体运动监管仪采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计的智能化肢体运动监管仪，可以对运动全过程进行实时轨迹检测，具有针对肢体训练运动监管的通用性，能够广泛适用于各个肢体的训练动作，体积小重量轻，能够代替护理人员进行现场学习、记录、处理、判断、指导和管理肢体运动训练，达到既不依赖特制的机械传动结构，又不依赖专业的护理人员指导的自助康复训练效果，其便利性与精准性统一效果是现有肢体运动训练辅助器材都做不到的。该监管仪不仅可以实现现场与训练者的沟通交互，还可以通过无线电磁通讯与远程专业护理人员和护理数据库连接；由此能够实现高效的肢体运动训练，并节约护理人力资源。

与上述设计技术方案相对应，本发明还要解决的技术问题是提供一种基于智能化肢体运动监管仪，能够实现肢体训练运动高效监管的智能化肢体运动监管仪的应用方法。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种智能化肢体运动监管仪的应用方法，将智能化肢体运动监管仪安装在使用者的指定监管肢体位置，首先初始化所述控制模块待机，所述电控断路器断开，然后所述应用方法，包括如下步骤：

步骤001. 判断所述控制模块是否接收到来自肢体运动检测模块中加速度检测电路的加速度检测信号，是则控制模块开始工作，并进入步骤002；否则重复执行步骤001；

步骤002. 控制模块控制电控断路器连通，并且控制模块判断与之相连接的存储模块中是否存在该监管肢体的规范运动动作文件，是则进入步骤004；否则进入步骤003；

步骤003. 控制模块调用语音模块，经语音交互模块通知使用者此时进入示教学习模式，让使用者自行执行该监管肢体的规范运动动作，由肢体运动检测模块中的加速度检测电路和陀螺仪检测电路进行检测，获得该监管肢体运动全过程实时的姿态角、角速度、加速度，并通过双传感器信息融合模块进行融合，再上传至控制模块当中，获得使用者该监管肢体的规范运动动作全过程实时轨迹，构成该监全过程管肢体的规范运动动作文件，并存储于存储模块当中，然后进入步骤004；

步骤004. 控制模块调用语音模块，经语音交互模块通知使用者此时进入训练监控模式，让使用者自行执行该监管肢体的训练动作，并进入步骤005；

步骤005. 肢体运动检测模块中的加速度检测电路和陀螺仪检测电路针对使用者该监管肢体的训练动作进行检测，获得该监管肢体运动全过程实时的姿态角、角速度、加速度，并通过双传感器信息融合模块进行融合，再上传至控制模块当中，获得使用者该监管肢体的实时训练运动轨迹，同时，控制模块由存储模块当中调用该监管肢体的规范运动动作文件，并与使用者该监管肢体的实时训练运动轨迹进行比较，若比较不正确，则进入步骤006；若比较正确，则进入步骤007；

步骤006. 控制模块根据使用者该监管肢体的实时训练运动轨迹与该监管肢体的规范运动动作文件的比较结果，调用语音模块，经语音交互模块通知使用者，实现使用者该监管肢体训练运动的监管，并进入步骤007；

步骤007. 控制模块判断该监管肢体训练是否完成，是则结束，否则返回步骤005。

作为本发明的一种优选技术方案：所述肢体运动检测模块为踝泵运动检测模块，将智能化肢体运动监管仪安装在使用者的脚踝位置，首先初始化所述控制模块待机，所述电控断路器断开，然后所述应用方法，包括如下步骤：

步骤001. 判断所述控制模块是否接收到来自踝泵运动检测模块中加速度检测电路的加速度检测信号，是则控制模块开始工作，并进入步骤002；否则重复执行步骤001；

步骤002. 控制模块控制电控断路器连通，并且控制模块判断与之相连接的存储模块中是否存在脚踝规范运动动作文件，是则进入步骤004；否则进入步骤003；

步骤003. 控制模块调用语音模块，经语音交互模块通知使用者此时进入示教学习模式，让使用者自行执行脚踝规范运动动作，由踝泵运动检测模块中的加速度检测电路和陀螺仪检测电路进行检测，获得脚踝运动全过程实时的姿态角、角速度、加速度，并通过双传感器信息融合模块进行融合，再上传至控制模块当中，获得使用者脚踝的规范运动实时动作轨迹，构成脚踝规范运动实时动作文件，并存储于存储模块当中，然后进入步骤004；

步骤004. 控制模块调用语音模块，经语音交互模块通知使用者此时进入训练监控模式，让使用者自行执行脚踝的训练动作，并进入步骤005；

步骤005. 踝泵运动检测模块中的加速度检测电路和陀螺仪检测电路针对使用者脚踝的训练动作进行检测，获得脚踝运动全过程实时的姿态角、角速度、加速度，并通过双传感器信息融合模块进行融合，再上传至控制模块当中，获得使用者脚踝的实时训练运动轨迹，同时，控制模块由存储模块中调用脚踝规范运动动作文件，并与使用者脚踝的实时训练运动轨迹进行比较，若比较不正确，则进入步骤006；若比较正确，则进入步骤007；

步骤006. 控制模块根据使用者脚踝的实时训练运动轨迹与脚踝规范运动动作文件的比较结果，调用语音模块，经语音交互模块通知使用者，实现使用者脚踝训练运动的监管，并进入步骤007；

步骤007. 控制模块判断脚踝训练是否完成，是则结束，否则返回步骤005。

作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤003至步骤007中，所述控制模块将所述来自肢体运动检测模块的检测结果，经所述无线电磁通讯模块上传至指定远程肢体训练平台，实现远程信息交互。

本发明所述智能化肢体运动监管仪的应用方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计的智能化肢体运动监管仪的应用方法，可以对运动全过程进行实时轨迹检测，具有针对肢体训练运动监管的通用性，能够广泛适用于各个肢体的训练动作，体积小重量轻，能够代替护理人员进行现场学习、记录、处理、判断、指导和管理肢体运动训练，达到既不依赖特制的机械传动结构，又不依赖专业的护理人员指导的自助康复训练效果，其便利性与精准性统一效果是现有肢体运动训练辅助器材都做不到的。该监管仪不仅可以实现现场与训练者的沟通交互，还可以通过无线电磁通讯与远程专业护理人员和护理数据库连接；由此能够实现高效的肢体运动训练，并节约护理人力资源，具有较大的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明所设计一种智能化肢体运动监管仪的功能模块示意图；

图2是本发明所设计一种智能化肢体运动监管仪的应用方法的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明所设计的一种智能化肢体运动监管仪，在实际应用过程当中，具体包括充电电源、肢体运动检测模块、控制模块、语音模块、语音交互模块、存储模块、无线电磁通讯模块；其中，肢体运动检测模块包括加速度检测电路、陀螺仪检测电路和双传感器信息融合模块；加速度检测电路包括至少一个加速度传感器、加速度预处理模块、加速度采集模块，各个加速度传感器分别与加速度预处理模块的输入端相连接，加速度预处理模块的输出端与加速度采集模块的输入端相连接；陀螺仪检测电路包括至少一个陀螺仪传感器、陀螺仪预处理模块、陀螺仪采集模块，各个陀螺仪传感器分别与陀螺仪预处理模块的输入端相连接，陀螺仪预处理模块的输出端与陀螺仪采集模块的输入端相连接；加速度采集模块的输出端与陀螺仪采集模块的输出端分别与双传感器信息融合模块的输入端相连接，双传感器信息融合模块的输出端与控制模块相连接；同时，控制模块分别与语音模块、存储模块相连接，语音交互模块包括相互连接的语音采集发送模块和麦克风扬声器模块，控制模块与语音采集发送模块相连接；无线电磁通讯模块包括相互连接的无线收发电路模块和无线模块，控制模块与无线收发电路模块相连接；充电电源分别与控制模块，以及加速度检测电路中的各个模块相连接，同时，充电电源经过电控断路器分别与智能化肢体运动监管仪中其余各个模块相连接。上述设计结构的智能化肢体运动监管仪，在实际应用中，控制模块为装载用于针对肢体运动进行监管的软件的微处理器，并将智能化肢体运动监管仪中的所有模块设置于盒体当中，再具体的应用中，肢体运动检测模块为踝泵运动检测模块，电控断路器为三极管开关电路、场效应管开关电路（包括MOS管开关电路）、光电开关或者继电器中的一种；无线电磁通讯方式具体可以采用蓝牙、WIFI、2,4G、zigbee、GSM、GPRS等通讯方式中的一种。

其中，对于加速度检测电路和陀螺仪检测电路来说，分别设计采用包括至少一个加速度传感器，以及采用包括至少一个陀螺仪传感器，如此分别通过多个加速度传感器和多个陀螺仪传感器进行数据采集，并分别经加速度预处理模块、陀螺仪预处理模块进行预处理操作，实现冗余互补方法，如此提高提高数据采集的精度。

而且，其中设计充电电源分别与控制模块，以及加速度检测电路中的各个模块相连接，同时，充电电源经过电控断路器分别与智能化肢体运动监管仪中其余各个模块相连接，这在实际应用中能够实现所设计监管仪的节能控制，初始状态下，电控断路器断开，充电电源仅针对控制模块，以及加速度检测电路中的各个模块供电，针对其余各个模块不进行供电，由此，当使用者佩戴好装置之后，通过加速度检测电路判断使用者是否开始训练运动动作，一旦发现开始训练运动，则控制电控断路器连通，实现针对所有模块的供电，则继续进行下一阶段的工作，如此达到一个节能工作的目的。

上述技术方案所设计的智能化肢体运动监管仪，可以对运动全过程进行实时轨迹检测，具有针对肢体训练运动监管的通用性，能够广泛适用于各个肢体的训练动作，体积小重量轻，能够代替护理人员进行现场学习、记录、处理、判断、指导和管理肢体运动训练，达到既不依赖特制的机械传动结构，又不依赖专业的护理人员指导的自助康复训练效果，其便利性与精准性统一效果是现有肢体运动训练辅助器材都做不到的。该监管仪不仅可以实现现场与训练者的沟通交互，还可以通过无线电磁通讯与远程专业护理人员和护理数据库连接；由此能够实现高效的肢体运动训练，并节约护理人力资源。

基于上述本发明所设计的智能化肢体运动监管仪，本发明还进一步设计了基于此智能化肢体运动监管仪的应用方法，实际应用过程当中，将智能化肢体运动监管仪安装在使用者的指定监管肢体位置，首先初始化所述控制模块待机，所述电控断路器断开，然后所述应用方法，如图2所示，具体包括如下步骤：

步骤001. 判断所述控制模块是否接收到来自肢体运动检测模块中加速度检测电路的加速度检测信号，是则控制模块开始工作，并进入步骤002；否则重复执行步骤001。

步骤002. 控制模块控制电控断路器连通，并且控制模块判断与之相连接的存储模块中是否存在该监管肢体的规范运动动作文件，是则进入步骤004；否则进入步骤003。

步骤003. 控制模块调用语音模块，经语音交互模块通知使用者此时进入示教学习模式，让使用者自行执行该监管肢体的规范运动动作，由肢体运动检测模块中的加速度检测电路和陀螺仪检测电路进行检测，获得该监管肢体运动全过程实时的姿态角、角速度、加速度，并通过双传感器信息融合模块进行融合，再上传至控制模块当中，获得使用者该监管肢体的规范运动动作全过程实时轨迹，构成该监全过程管肢体的规范运动动作文件，并存储于存储模块当中，然后进入步骤004。

步骤004. 控制模块调用语音模块，经语音交互模块通知使用者此时进入训练监控模式，让使用者自行执行该监管肢体的训练动作，并进入步骤005。

步骤005. 肢体运动检测模块中的加速度检测电路和陀螺仪检测电路针对使用者该监管肢体的训练动作进行检测，获得该监管肢体运动全过程实时的姿态角、角速度、加速度，并通过双传感器信息融合模块进行融合，再上传至控制模块当中，获得使用者该监管肢体的实时训练运动轨迹，同时，控制模块由存储模块当中调用该监管肢体的规范运动动作文件，并与使用者该监管肢体的实时训练运动轨迹进行比较，若比较不正确，则进入步骤006；若比较正确，则进入步骤007。

步骤006. 控制模块根据使用者该监管肢体的实时训练运动轨迹与该监管肢体的规范运动动作文件的比较结果，调用语音模块，经语音交互模块通知使用者，实现使用者该监管肢体训练运动的监管，并进入步骤007。

步骤007. 控制模块判断该监管肢体训练是否完成，是则结束，否则返回步骤005。

其中，上述步骤003至步骤007中，所述控制模块将所述来自肢体运动检测模块的检测结果，经所述无线电磁通讯模块上传至指定远程肢体训练平台，实现远程信息交互。

基于上述所设计智能化肢体运动监管仪的应用方法，在实际应用中，具体应用到针对脚踝训练运动的监管当中，将智能化肢体运动监管仪安装在使用者的脚踝位置，首先初始化所述控制模块待机，所述电控断路器断开，然后所述应用方法，包括如下步骤：

步骤001. 判断所述控制模块是否接收到来自踝泵运动检测模块中加速度检测电路的加速度检测信号，是则控制模块开始工作，并进入步骤002；否则重复执行步骤001。

步骤002. 控制模块控制电控断路器连通，并且控制模块判断与之相连接的存储模块中是否存在脚踝规范运动动作文件，是则进入步骤004；否则进入步骤003。

步骤003. 控制模块调用语音模块，经语音交互模块通知使用者此时进入示教学习模式，让使用者自行执行脚踝规范运动动作，由踝泵运动检测模块中的加速度检测电路和陀螺仪检测电路进行检测，获得脚踝运动全过程实时的姿态角、角速度、加速度，并通过双传感器信息融合模块进行融合，再上传至控制模块当中，获得使用者脚踝的规范运动实时动作轨迹，构成脚踝规范运动实时动作文件，并存储于存储模块当中，然后进入步骤004。

步骤004. 控制模块调用语音模块，经语音交互模块通知使用者此时进入训练监控模式，让使用者自行执行脚踝的训练动作，并进入步骤005。

步骤005. 踝泵运动检测模块中的加速度检测电路和陀螺仪检测电路针对使用者脚踝的训练动作进行检测，获得脚踝运动全过程实时的姿态角、角速度、加速度，并通过双传感器信息融合模块进行融合，再上传至控制模块当中，获得使用者脚踝的实时训练运动轨迹，同时，控制模块由存储模块中调用脚踝规范运动动作文件，并与使用者脚踝的实时训练运动轨迹进行比较，若比较不正确，则进入步骤006；若比较正确，则进入步骤007。

步骤006. 控制模块根据使用者脚踝的实时训练运动轨迹与脚踝规范运动动作文件的比较结果，调用语音模块，经语音交互模块通知使用者，实现使用者脚踝训练运动的监管，并进入步骤007。

步骤007. 控制模块判断脚踝训练是否完成，是则结束，否则返回步骤005。

其中，上述步骤003至步骤007中，所述控制模块将所述来自踝泵运动检测模块的检测结果，经所述无线电磁通讯模块上传至指定远程肢体训练平台，实现远程信息交互。

上述技术方案所设计的智能化肢体运动监管仪的应用方法，可以对运动全过程进行实时轨迹检测，具有针对肢体训练运动监管的通用性，能够广泛适用于各个肢体的训练动作，体积小重量轻，能够代替护理人员进行现场学习、记录、处理、判断、指导和管理肢体运动训练，达到既不依赖特制的机械传动结构，又不依赖专业的护理人员指导的自助康复训练效果，其便利性与精准性统一效果是现有肢体运动训练辅助器材都做不到的。该监管仪不仅可以实现现场与训练者的沟通交互，还可以通过无线电磁通讯与远程专业护理人员和护理数据库连接；由此能够实现高效的肢体运动训练，并节约护理人力资源，具有较大的推广应用价值。

本发明所设计的智能化肢体运动监管仪及应用方法，在实际应用中，还可以推广到头颈部、胸腹部、臀部和四肢部，实现多个肢体训练运动的监管。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。