[发明专利]基于VR的手臂肌肉康复训练系统

权利要求书

1.一种基于VR的手臂肌肉康复训练系统，其特征在于，包括：计算机设备、肌肉康复设备、康复训练评价装置和虚拟现实设备；其中，

所述肌肉康复设备用于根据康复训练类型指令进行训练动作，帮助用户的手臂进行康复训练过程中的空间运动，并采集所述训练动作对应的运动数据，将所述运动数据发送至康复训练评价装置和所述计算机设备；其中，所述康复训练类型指令由所述计算机设备生成并发送至所述肌肉康复设备；

所述康复训练评价装置用于对所述运动数据进行处理分析，得到表征所述用户手臂肌肉指标的评价数据；

所述计算机设备用于根据康复训练类型、所述运动数据、所述评价数据中的一种或多种生成虚拟训练信息，并将所述虚拟训练信息发送至所述虚拟现实设备；

所述虚拟现实设备用于基于所述虚拟训练信息显示所述康复训练过程；

所述肌肉康复设备包括机体、座椅、第一安装架、第二安装架、手臂锻炼装置、下肢锻炼装置、手臂固定组件和下肢固定组件；所述座椅、所述第一安装架和所述第二安装架均安装在所述机体上，并且两个所述第一安装架位于所述座椅的两侧，两个所述第二安装架位于所述座椅的下方；所述手臂锻炼装置安装在所述第一安装架上，所述下肢锻炼装置安装在所述第二安装架上；所述手臂固定组件与所述手臂锻炼装置连接配合，并在所述手臂锻炼装置的带动下动作；所述下肢固定组件与所述下肢锻炼装置连接配合，并在所述下肢锻炼装置的带动下动作；

所述手臂锻炼装置包括第一运动臂、第二运动臂、转动部件、转动臂、第一安装座、第二安装座、升降伸缩部件和摆动伸缩部件；所述第一运动臂一端铰接在所述第一安装架上，另一端铰接有所述第一安装座；所述第二运动臂一端安装在所述第一安装座上，另一端安装在所述第二安装座上，所述第二运动臂可在所述第一安装座上沿一个竖直平面转动；所述转动部件一端与所述第二安装座连接，另一端与所述转动臂连接，以带动所述转动臂转动；所述升降伸缩部件下端安装在所述第一安装架上，上端与所述第二运动臂连接，以带动所述第二运动臂升降；所述摆动伸缩部件一端与所述第一运动臂铰接，另一端与所述第一安装座铰接，所述摆动伸缩部件的伸缩能够带动所述第一安装座和所述第二运动臂在水平方向上转动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述肌肉康复设备包括康复手臂套，所述康复手臂套中对应手臂的各关节处分别设置有弯曲传感器和压力传感器，所述康复手臂套外部设置有摄像装置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述运动数据包括所述弯曲传感器和所述压力传感器采集的运动力数据，以及所述摄像装置捕获的手臂姿态位置数据。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述肌肉康复设备还包括控制器、多个电机和设置在所述康复手臂套中的多个运动组件；其中，所述电机与所述运动组件存在对应关系，且与所述运动组件电连接；所述控制器用于基于所述康复训练类型指令控制所述电机驱动对应的运动组件运动。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述虚拟现实设备中设置有意图识别装置，所述意图识别装置用于采集所述用户的意图特征信息，并将所述信息发送至所述计算机设备，以使得所述计算机设备根据所述意图特征信息确定所述康复训练类型。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述康复训练评价装置具体用于将所述运动数据输入至预先训练的神经网络模型，得到所述用户手臂各块肌肉的发力数据；将所述各块肌肉的发力数据与对应的样本肌肉的发力数据进行对比分析，生成所述各块肌肉的评价数据。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在为所述神经网络模型采集样本数据时，所述康复手臂套在关节运动对应的肌肉部位设置有多个肌电电极，所述肌电电极采集主动肌肉发力数据；所述神经网络模型通过如下方法训练得到：

通过所述弯曲传感器和所述压力传感器采集运动数据，通过所述肌电电极采集主动肌肉发力数据；

以所述运动数据作为神经网络训练的输入数据，所述主动肌肉发力数据作为验证信号，进行神经网络模型训练；

将输出结果与所述主动肌肉发力数据进行比较，基于比较结果对所述神经网络模型进行优化，直至损失函数小于预设阈值。