[发明专利]一种基于实感技术的辅助上肢复健的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种肢体复健的装置及方法，特别是涉及一种上肢复健的装置及方法，用于上肢运动能力缺失病人的辅助复健，属于康复医学技术领域。

背景技术

康复医学是一门新兴的、具有很大潜力的学科，其旨在消除人类功能障碍。随着社会老龄化严重，社会对于复健医学的需求日益上升。

传统的复健运动需要在医生的指导下，在家人或护士的全程帮助下才能得以实现，需要耗费大量的时间和精力。而现在市场上已有的复健医疗器械因其高昂的价格，单一生硬的复健方式而很难得到广大消费者的认可和应用。对于医院式的传统复健流程和已有复健器械僵硬的复健方式，患者往往表现出耐心、信心和兴趣上的不足，最终导致复健的低效和病情反复。所以一种训练方式新颖、生动、复健计划科学全面，同时含有沉浸式、互动式体验元素的复健系统才能真正得到消费者和市场的认可。使患者可以在玩中训练，在训练中玩，真正将训练当作一种乐趣，达到良好的复健效果。

研究者将最新的3D实感技术和虚拟现实技术与复健系统相结合，使患者在游戏中训练，以激发患者的运动意识和复健兴趣，使枯燥烦闷的训练计划变得生动有趣。

发明内容

本发明提供一种基于实感技术的辅助上肢复健的装置和方法，使上肢运动能力缺失病人在虚拟场景游戏中达到康复训练的目的。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于实感技术的辅助上肢复健的装置，该装置包括计算机或带显示器的处理器系统、3D实感摄像头、牵引支架；其中，计算机或带显示器的处理器系统与牵引支架连接，康复者的上肢置于牵引支架上；计算机或带显示器的处理器系统用以控制牵引支架运动，进而带动康复者上肢运动；3D实感摄像头与计算机或带显示器的处理器系统相连，通过3D实感摄像头获取康复者的上肢运动数据，进行实时的手掌跟踪和手势识别，同时将结果反馈到计算机或带显示器的处理器系统构建的虚拟场景中。

所述牵引支架由步进电机、伺服电机、传感器、控制电路及机械连接件组成；其中控制电路驱动步进电机和伺服电机转动，带动康复者上肢的肩肘关节进行运动；传感器设置在康复者上肢的肌肤表面，通过传感器检测康复者上肢的细微电压，进而搜集康复者当前发力大小；机械连接件将上述各部分连接成一个整体。

一种基于实感技术的辅助上肢复健的方法，具体步骤为：根据医生建议将训练计划输入计算机或带显示器的处理器系统中；然后在虚拟场景中通过完成不同类型的游戏按计划进行每日的上肢康复训练，最后将训练结果反馈给康复者。

本发明的积极效果在于：

1)将实感技术与康复系统相结合，采用3D实感摄像头，提高了手掌跟踪和手势识别的实时性和准确性，用户体验更顺畅。

2)将虚拟现实技术与复健系统相结合，使病人沉浸在虚拟场景中，通过游戏互动得分过关，在玩中训练，提高复健乐趣。

3)适用于整个复健周期，对于上肢无法进行自主运动的病人，牵引支架可带动其上肢关节运动，缓解肌肉萎缩和关节痉挛症状；配合牵引游戏，进行启发式训练，帮助运动意识的恢复；对于具有一定上肢运动能力的病人，可以摆脱牵引支架进行自主游戏，增加上肢力量，提高运动协调性。

附图说明

图1为一种基于实感技术的辅助上肢复健的装置的系统框图。

图2为一种基于实感技术的辅助上肢复健的方法的步骤流程图。

图3为辅助上肢复健的装置驱动图。

图4为辅助上肢复健测点布置图。

图中：1、步进电机a，2、步进电机b，3、伺服电机a，4、伺服电机b，5、上肢复健支架，6、上肢复健底托。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

一种基于实感技术的辅助上肢复健的装置，该装置包括计算机或带显示器的处理器系统、控制电路、3D实感摄像头和牵引支架；其中牵引支架由步进电机a(1)、步进电机b(2)、伺服电机a(3)、伺服电机b(4)、上肢复健支架(5)、上肢复健底托(6)、传感器组成，连接关系如图1、图3、图4所示。