[發(fā)明專利]輔助上肢訓(xùn)練的裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010934010.8
• 申請(qǐng)日: 2020-09-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111991772B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛堃;江孝偉;孟凡成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): A63B24/00
• 分類號(hào): A63B24/00;A63B21/00;A63B23/12;G16H20/30;G06Q10/06;G06T7/277;G06K9/62
• 代理公司: 成都極刻智慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51310
• 代理人: 張紅平

本發(fā)明提供的輔助上肢訓(xùn)練的裝置及系統(tǒng)，涉及輔助訓(xùn)練技術(shù)領(lǐng)域。首先，對(duì)獲取的骨骼數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，得到骨骼運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；接著，將骨骼運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的模板數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配得到匹配距離；再接著，根據(jù)上述匹配距離計(jì)算得到訓(xùn)練者的多項(xiàng)運(yùn)動(dòng)維度得分；最后，根據(jù)得到的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)維度得分，為訓(xùn)練者提供用于改善各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)維度得分的單項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練圖像。上述輔助上肢訓(xùn)練的裝置及系統(tǒng)可以細(xì)致地評(píng)價(jià)訓(xùn)練者的各項(xiàng)訓(xùn)練動(dòng)作，并為訓(xùn)練者提供用于改善各項(xiàng)訓(xùn)練動(dòng)作的具體指導(dǎo)，能夠防止因缺乏醫(yī)生指導(dǎo)，康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作不準(zhǔn)確造成的不可逆影響，提高訓(xùn)練者居家康復(fù)訓(xùn)練的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輔助訓(xùn)練技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種輔助上肢訓(xùn)練的裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

腦卒中(又稱“中風(fēng)”)患者中的大部分會(huì)存在不同程度的運(yùn)動(dòng)功能障礙，需要進(jìn)行康復(fù)治療，而現(xiàn)有臨床康復(fù)存在著評(píng)價(jià)主觀性強(qiáng)，量化程度不高，評(píng)價(jià)效率低等問(wèn)題，因此，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)康復(fù)領(lǐng)域的機(jī)器人技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

盡管現(xiàn)有的上肢康復(fù)機(jī)器人都能夠?qū)祻?fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，但是評(píng)價(jià)方法大部分都是基于標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作模板進(jìn)行簡(jiǎn)單機(jī)械地匹配，匹配得分的高低并沒(méi)有更為詳細(xì)的醫(yī)學(xué)解釋，根據(jù)匹配得分并不能對(duì)于患者后續(xù)的康復(fù)訓(xùn)練給出有針對(duì)性的動(dòng)作強(qiáng)化指導(dǎo)。盡管現(xiàn)有技術(shù)存在通過(guò)體感傳感器采集人體骨骼數(shù)據(jù)，對(duì)于各個(gè)骨骼在不同的動(dòng)作中重要程度進(jìn)行不同的權(quán)值分配，更真實(shí)地反映出當(dāng)前患者動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作之間的差距，但是該方法同樣無(wú)法根據(jù)患者實(shí)際運(yùn)動(dòng)中存在的不足給出康復(fù)訓(xùn)練的指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種輔助上肢訓(xùn)練的裝置及系統(tǒng)。

本發(fā)明的第一方面，提供一種輔助上肢訓(xùn)練的裝置，應(yīng)用于與體感傳感器通信連接的計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，所述裝置包括：

濾波模塊，用于將所述體感傳感器獲取的訓(xùn)練者在訓(xùn)練過(guò)程中的骨骼數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，得到骨骼運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，其中，所述骨骼數(shù)據(jù)包括手腕關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)、肘部關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)及肩部關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

匹配模塊，用于將所述骨骼運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的模板數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到匹配距離，其中，所述匹配距離包括關(guān)節(jié)角度匹配距離、運(yùn)動(dòng)位置指向匹配距離及位置坐標(biāo)匹配距離；

計(jì)算模塊，用于基于所述匹配距離計(jì)算得到所述訓(xùn)練者的角度控制維度得分、方向控制維度得分及位置控制維度得分；

提供模塊，用于根據(jù)所述角度控制維度得分、方向控制維度得分及位置控制維度得分為所述訓(xùn)練者提供用于改善相應(yīng)控制維度得分的標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練圖像。

進(jìn)一步地，所述濾波模塊具體用于：

根據(jù)所述體感傳感器在所述訓(xùn)練者在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)獲取的骨骼數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的訓(xùn)練過(guò)程中的骨骼數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次濾波處理；

采用卡爾曼濾波對(duì)第一次濾波處理后得到的骨骼數(shù)據(jù)進(jìn)行第二次濾波處理，得到濾波處理后的骨骼數(shù)據(jù)；

基于濾波處理后的骨骼數(shù)據(jù)得到骨骼運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，所述骨骼運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)包括手腕關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)、肘部關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)、肩部關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，肘部關(guān)節(jié)點(diǎn)的關(guān)節(jié)角度、肩部關(guān)節(jié)點(diǎn)的關(guān)節(jié)角度、肘部關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位置指向及肩部關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位置指向。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括模板數(shù)據(jù)生成模塊，所述模板數(shù)據(jù)生成模塊用于：

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作提取參考骨骼數(shù)據(jù)，根據(jù)所述參考骨骼數(shù)據(jù)生成模板數(shù)據(jù)，所述模板數(shù)據(jù)包括所述標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作中的手腕關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)、肘部關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)、肩部關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，肘部關(guān)節(jié)點(diǎn)的關(guān)節(jié)角度、肩部關(guān)節(jié)點(diǎn)的關(guān)節(jié)角度、肘部關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位置指向及肩部關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位置指向。

進(jìn)一步地，所述匹配模塊具體用于：