[發(fā)明專利]上肢智能康復(fù)訓(xùn)練方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310591859.3
• 申請日: 2023-05-22
• 公開（公告）號: CN116617047A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱旭峰;汪建輝;劉玉釗;常志強(qiáng);李魯亞;楊森
• 申請（專利權(quán)）人: 安杰萊科技（杭州）有限公司
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61B5/11;A61B5/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 徐麗

本發(fā)明提供了上肢智能康復(fù)訓(xùn)練方法和系統(tǒng)，應(yīng)用于上位機(jī)，包括：通過深度相機(jī)獲取人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息；根據(jù)人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息判斷目標(biāo)對象是否為坐下狀態(tài)；如果否，則對目標(biāo)對象進(jìn)行臉部信息提取和信息存儲；如果是，則確定目標(biāo)對象在數(shù)據(jù)庫的情況下，將人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行卡爾曼軌跡優(yōu)化和定點(diǎn)濾波，得到優(yōu)化后的軌跡；將優(yōu)化后的軌跡進(jìn)行DTW匹配，得到相應(yīng)康復(fù)動作的健側(cè)軌跡，并發(fā)送給下位機(jī)，以使下位機(jī)根據(jù)相應(yīng)康復(fù)動作的健側(cè)軌跡帶動患側(cè)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練；根據(jù)人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息調(diào)整電機(jī)至患側(cè)相對的空間位置，以及調(diào)整安全空間和機(jī)械位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及上肢智能康復(fù)訓(xùn)練方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，上肢智能康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人通過深度傳感器采集深度信息獲取人體關(guān)節(jié)點(diǎn)信息；根據(jù)獲取到人體各關(guān)節(jié)點(diǎn)信息，區(qū)分需要獲取的健側(cè)手臂信息，根據(jù)健側(cè)手臂信息計(jì)算關(guān)節(jié)的角度信息，通過一側(cè)手臂各關(guān)節(jié)角度的變化，實(shí)現(xiàn)根據(jù)關(guān)節(jié)角度的變化帶動患側(cè)運(yùn)動。

但是，這種機(jī)器人根據(jù)不同人的身高和臂長需要人工調(diào)節(jié)機(jī)械的位置和配置，操作過程比較繁瑣；當(dāng)切換患者時(shí)，需要向患者確認(rèn)信息后才可以切換；以及健患側(cè)鏡像學(xué)習(xí)不精準(zhǔn)，導(dǎo)致患者體驗(yàn)差。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供上肢智能康復(fù)訓(xùn)練方法和系統(tǒng)，通過人臉?biāo)阉髦悄芮袚Q患者信息，通過相應(yīng)康復(fù)動作的健側(cè)軌跡帶動患側(cè)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練；通過人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息自動調(diào)整電機(jī)至患側(cè)相對的空間位置，以及自動調(diào)整安全空間和機(jī)械位置，無需人工操作，提高用戶體驗(yàn)。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了上肢智能康復(fù)訓(xùn)練方法，應(yīng)用于上位機(jī)，所述方法包括：

通過深度相機(jī)獲取人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息；

根據(jù)所述人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息判斷目標(biāo)對象是否為坐下狀態(tài)；

如果否，則對所述目標(biāo)對象進(jìn)行臉部信息提取和信息存儲；

如果是，則確定所述目標(biāo)對象在數(shù)據(jù)庫的情況下，將所述人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行卡爾曼軌跡優(yōu)化和定點(diǎn)濾波，得到優(yōu)化后的軌跡；

將所述優(yōu)化后的軌跡進(jìn)行DTW匹配，得到相應(yīng)康復(fù)動作的健側(cè)軌跡，并發(fā)送給下位機(jī)，以使所述下位機(jī)根據(jù)所述相應(yīng)康復(fù)動作的健側(cè)軌跡帶動患側(cè)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練；

根據(jù)所述人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息調(diào)整電機(jī)至所述患側(cè)相對的空間位置，以及調(diào)整安全空間和機(jī)械位置。

進(jìn)一步的，所述人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息是以所述深度相機(jī)為圓點(diǎn)，所述人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息包括肩關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)、腕關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)和肘關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)。

進(jìn)一步的，將所述人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行卡爾曼軌跡優(yōu)化和定點(diǎn)濾波，得到優(yōu)化后的軌跡，包括：

將所述肩關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)和所述腕關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到以所述肩關(guān)節(jié)為圓點(diǎn)，轉(zhuǎn)換后的腕關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)；

將所述轉(zhuǎn)換后的腕關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)進(jìn)行卡爾曼軌跡優(yōu)化，得到運(yùn)動軌跡；

將所述運(yùn)動軌跡進(jìn)行定點(diǎn)濾波，得到所述優(yōu)化后的軌跡。

進(jìn)一步的，將所述優(yōu)化后的軌跡進(jìn)行DTW匹配，得到相應(yīng)康復(fù)動作的健側(cè)軌跡，包括：

計(jì)算所述優(yōu)化后的軌跡的相鄰幀的向量與矢狀面，水平面和冠狀面的夾角；

將所述優(yōu)化后的軌跡的相鄰幀的向量與矢狀面，水平面和冠狀面的夾角，與預(yù)存標(biāo)準(zhǔn)的相鄰幀的向量與矢狀面，水平面和冠狀面的夾角進(jìn)行DTW匹配，得到所述相應(yīng)康復(fù)動作的健側(cè)軌跡。

進(jìn)一步的，根據(jù)所述人體三維關(guān)節(jié)點(diǎn)信息調(diào)整電機(jī)至所述患側(cè)相對的空間位置，以及調(diào)整安全空間和機(jī)械位置，包括：

根據(jù)所述腕關(guān)節(jié)三維坐標(biāo)調(diào)整電機(jī)至所述患側(cè)相對的空間位置；