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[發(fā)明專利]一種上肢雙臂康復訓練人機交互方法和系統在審

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201910520003.0 申請日: 2019-06-17
公開(公告)號: CN110215676A 公開(公告)日: 2019-09-10
發(fā)明(設計)人: 郭帥;韓亞威;莢啟波;張雷剛 申請(專利權)人: 上海大學
主分類號: A63B71/06 分類號: A63B71/06;A63B23/12;A63B23/14
代理公司: 暫無信息 代理人: 暫無信息
地址: 200000*** 國省代碼: 上海;31
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 上肢 康復訓練 訓練場景 雙臂 患者上肢 人機交互 虛擬場景 運動軌跡 施力 人機交互系統 上肢康復訓練 旋轉角度數據 全局坐標系 針對性訓練 康復狀況 空間位置 控制指令 實時采集 實時顯示 訓練過程 訓練效果 肩關節(jié) 腕關節(jié) 肘關節(jié) 解算 術后 關節(jié) 采集 幫助
【權利要求書】:

1.一種上肢雙臂康復訓練人機交互方法,其特征在于,包括,

選擇訓練場景,并顯示所述訓練場景;

根據所述訓練場景發(fā)出控制指令,所述控制指令為場景中患者所需完成動作對應的指令;

實時采集患者上肢肩關節(jié)、肘關節(jié)和腕關節(jié)在全局坐標系下的空間位置和旋轉角度數據以及上肢末端的施力數據;

對空間位置和旋轉角度數據和施力數據進行解算,得到患者上肢訓練過程中上肢的運動軌跡和肩、肘、腕的關節(jié)角度以及患者末端施力數據;其中,上肢的運動軌跡在虛擬場景中實時顯示,與訓練場景中所選軌跡對比,引導患者進行軌跡訓練,上肢關節(jié)角度用于控制虛擬場景中虛擬模型手的運動,上肢的運動軌跡和關節(jié)角度結合患者末端施力數據用于判斷患者上肢的康復狀況。

2.根據權利要求1所述的一種上肢雙臂康復訓練人機交互方法,其特征在于,采用VR眼鏡或顯示屏將上肢的運動軌跡在虛擬場景中進行實時顯示。

3.根據權利要求1所述的一種上肢雙臂康復訓練人機交互方法,其特征在于,在所述選擇訓練場景,并顯示所選擇的訓練場景前,包括:

采集訓練時患者上肢肩關節(jié)、肘關節(jié)和腕關節(jié)在全局坐標系下的空間位置和旋轉角度數據以及上肢末端的施力數據。

4.根據權利要求1所述的一種上肢雙臂康復訓練人機交互方法,其特征在于,還包括,根據患者上肢訓練過程中的運動軌跡、關節(jié)角活動角度和末端施力數據與訓練場景中設定的運動軌跡對比,對患者的訓練過程進行評價。

5.一種上肢雙臂康復訓練人機交互系統,其特征在于,包括:

訓練場景選擇模塊,用于選擇訓練場景,并顯示所述訓練場景;

指令控制模塊,用于根據所述訓練場景發(fā)出控制指令,所述控制指令為場景中患者所需完成動作對應的指令;

數據采集模塊,用于實時采集患者上肢肩關節(jié)、肘關節(jié)和腕關節(jié)在全局坐標系下的空間位置和旋轉角度數據以及上肢末端的施力數據;

數據解算模塊,用于對空間位置和旋轉角度數據和施力數據進行解算,得到患者上肢訓練過程中上肢的運動軌跡和肩、肘、腕的關節(jié)角度以及患者末端施力數據;其中,上肢的運動軌跡在虛擬場景中實時顯示,與訓練場景中所選軌跡對比,引導患者進行軌跡訓練,上肢關節(jié)角度用于控制虛擬場景中虛擬模型手的運動,上肢的運動軌跡和關節(jié)角度結合患者末端施力數據用于判斷患者上肢的康復狀況;

顯示模塊,用于將上肢的運動軌跡在虛擬場景中進行實時顯示。

6.根據權利要求5所述的一種上肢雙臂康復訓練人機交互系統,其特征在于,所述顯示模塊所述顯示模塊包括VR眼鏡和顯示屏。

7.根據權利要求5所述的一種上肢雙臂康復訓練人機交互系統,其特征在于,所述訓練選擇模塊,還用于根據所實時采集的訓練時患者上肢肩關節(jié)、肘關節(jié)和腕關節(jié)在全局坐標系下的空間位置和旋轉角度數據以及上肢末端的施力數據,變換訓練場景。

8.根據權利要求5所述的一種上肢雙臂康復訓練人機交互系統,其特征在于,還包括,評價模塊,用于根據患者上肢訓練過程中的運動軌跡、關節(jié)角活動角度和末端施力數據與訓練場景中設定的運動軌跡對比,對患者的訓練過程進行評價。

9.根據權利要求5所述的一種上肢雙臂康復訓練人機交互系統,其特征在于,所述數據采集模塊包括若干個上肢運動捕捉單元和力傳感單元;所述上肢運動捕捉單元用于實時采集患者上肢肩關節(jié)、肘關節(jié)和腕關節(jié)處的空間位置和姿態(tài)數據;所述力傳感單元用于實時采集患者上肢末端的施力數據。

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