[發明專利]一種上肢雙臂康復訓練人機交互方法和系統

在審

• 申請號: 201910520003.0
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110215676A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（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

本發明公開了一種上肢雙臂康復訓練人機交互方法，包括，選擇訓練場景、顯示訓練場景；根據訓練場景發出控制指令；實時采集患者上肢肩關節、肘關節和腕關節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；對采集的數據進行解算，得到患者上肢訓練過程中上肢的運動軌跡和肩、肘、腕的關節角度以及患者末端施力數據；且上肢的運動軌跡在虛擬場景中實時顯示，引導患者進行軌跡訓練，并通過訓練場景與虛擬場景的對比，來判斷患者上肢的康復狀況。此外，還提供了上肢雙臂康復訓練人機交互系統。本發明提供的上肢雙臂康復訓練人機交互方法和系統，旨在幫助患者進行術后上肢康復訓練，且便于對患者進行針對性訓練，能夠提高訓練效果。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，特別是涉及一種上肢雙臂康復訓練人機交互方法和系統。

背景技術

在康復醫學領域，腦卒中患者術后上肢康復治療一般由理療師與患者通過一對一的直接長時間肢體接觸，由理療師協助患者進行肢體運動，附加語言交流、藥物治療等，訓練患者進行大量反復的重復性運動，逐漸刺激受損腦部神經，修復腦神經。這種重復性一對一訓練的效率低、成本高、不宜在家操作。而且治療師不容易及時了解其訓練程度和效果，不能做到將功能評測、運動療法和心理療法有機地結合。其次，訓練過程單調無趣，不利于促使患者積極主動的參與到治療中，使得患者喪失康復信心。

發明內容

本發明的目的是提供一種上肢雙臂康復訓練人機交互方法和系統，旨在幫助周圍神經損傷(臂叢)、中樞神經(腦卒中)等患者進行術后的上肢康復訓練，且便于對患者進行針對性訓練，能夠提高訓練效果。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種上肢雙臂康復訓練人機交互方法，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、肘關節和腕關節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。

可選的，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。

可選的，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、肘關節和腕關節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。

可選的，所述的一種上肢雙臂康復訓練人機交互方法還包括，根據患者上肢訓練過程中的運動軌跡、關節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。

還公開了一種上肢雙臂康復訓練人機交互系統。所述上肢雙臂康復訓練人機交互系統包括：

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、肘關節和腕關節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；