一种用于手指活动度训练的音乐协同训练器及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于手指活动度训练的音乐协同训练器及控制方法，涉及人体康复器械领域，包括人机交互模块、控制模块、驱动模块、音乐播放模块和手功能训练器。其中，人机交互模块与控制模块交互信息，控制模块向驱动模块输出信息，驱动模块包括音频驱动模块和电机驱动模块，音频驱动模块用来驱动音乐播放模块播放音频信息，电机驱动模块用来驱动手功能训练器做出康复动作，手功能训练的动作效果同时受到驱动模式和音乐音频信号的共同控制，并且电机驱动模块的不同驱动模式对应不同数量的驱动电路和电路的不同电平分配情况。本发明专利技术兼顾心理康复和生理康复两方面，既有助于克服脑卒中患者的心理障碍，又能提高生理康复的周期和效果。

A Music Cooperative Training Instrument and Control Method for Finger Mobility Training

The invention discloses a music cooperative training device and a control method for finger mobility training, which relates to the field of human rehabilitation equipment, including human-computer interaction module, control module, driving module, music playing module and hand function training device. Among them, the human-computer interaction module and the control module interact with each other, and the control module outputs information to the driving module. The driving module includes the audio driving module and the motor driving module. The audio driving module is used to drive the music playing module to play audio information. The motor driving module is used to drive the hand function trainer to make rehabilitation actions. The effect of the hand function training is also affected by the driving module. In addition, the different driving modes of the motor drive module correspond to the different levels of the different number of driving circuits and circuits. The invention takes into account both psychological rehabilitation and physiological rehabilitation, which not only helps to overcome the psychological obstacles of stroke patients, but also improves the cycle and effect of physiological rehabilitation.

【技术实现步骤摘要】
一种用于手指活动度训练的音乐协同训练器及控制方法
本专利技术涉及康复器械领域，尤其涉及一种用于手指活动度训练的音乐协同训练器及控制方法。
技术介绍
根据世界卫生组织的报告，脑卒中是世界人口的第二大死因。《中国心血管报告2016》中报道中国脑卒中患者1300万。残联统计的数据显示我国每年新发脑卒中300万左右。而且据全球范围内多项研究资料汇总显示，脑卒中后抑郁(PSD)是脑血管病常见的并发症之一，卒中后罹患重度抑郁症的比例为14.3％--22.9％，而我国是全世界卒中高发的国家和地区之一。脑卒中后抑郁(PSD)是脑血管病常见的并发症之一，其核心症状为情绪低落、兴趣缺乏、乐趣丧失，并有焦虑、自责、妄想、自杀等心理症状。现在研究者认为，音乐使人舒适、愉悦、有助于养生。研究表明音乐疗法对促进卒中后抑郁的康复具有重要意义。人手是人体的重要器官，因其自由度多，空间小，一直在人的日常生活中担任重要作用。手功能损伤在脑卒中后的幸存者中比较常见，研究表明持续性的高强度训练有助于提高脑卒中后患者的手部力量，利于手部功能的恢复。利用手外骨骼进行手的康复训练能够明显提高中风后患者手部功能的恢复。但现有技术或设计在针对手功能障碍患者的康复过程中，单纯的考虑生理康复或心理康复，缺少对二者的结合应用和重视，使得现有的手康复训练器功能性和趣味性不足。因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于手指活动度训练的音乐协同训练器及控制方法，结合音乐的多变与手康复训练器的医疗功能，提高训练器的趣味和灵活性，促进手功能障碍患者的康复与治疗体验。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是通过合理设计，获取结合音乐的多变与手康复训练器的医疗功能，提高训练器的趣味和灵活性，促进手功能障碍患者的康复与治疗体验的用于手指活动度训练的音乐协同训练器及控制方法。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于手指活动度训练的音乐协同训练器，包括人机交互模块、控制模块、驱动模块、音乐播放模块和手功能训练器；所述人机交互模块被配置为输入音乐协同训练指令给所述控制模块；所述控制模块被配置为基于所述音乐协同训练指令，输出控制指令给所述驱动模块；所述驱动模块与所述音乐播放模块和所述手功能训练器相连；所述驱动模块被配置为基于所述控制指令驱动所述手功能训练器，所述手功能训练器带动手部做出训练动作；所述驱动模块被配置为基于所述控制指令驱动所述音乐播放模块，所述音乐播放模块播放音频信息。进一步地，所述驱动模块包括音频驱动模块和电机驱动模块；所述音频驱动模块被配置为驱动所述音乐播放模块播放音频信息，所述电机驱动模块被配置为驱动所述手功能训练器做出康复动作。进一步地，所述音乐协同训练指令包括驱动模式选择信息和协同音乐选择信息；不同的所述协同音乐选择信息，对应于不同的音频信号；不同的所述驱动模式选择信息，对应不同的驱动模式；不同的所述驱动模式，对应不同数量的所述手功能训练器的执行电机。进一步地，所述驱动模式包括第一驱动模式，第二驱动模式，第三驱动模式，第四驱动模式和第五驱动模式；所述第一驱动模式，第二驱动模式，第三驱动模式，第四驱动模式和第五驱动模式，分别对应于控制一至五路电机输出。进一步地，所述人机交互模块为触摸屏。进一步地，所述手功能训练器以步进电机作为执行元件。进一步地，所述训练器还包括有线或无线通信模块；所述通信模块被配置为从外界获取并更新预置的音乐协同训练指令。本专利技术还公开了一种用于手指活动度训练的音乐协同训练器的控制方法，包括以下步骤：步骤1、用户通过人机交互模块，输入驱动模式选择信息和协同音乐选择信息给控制模块；步骤2、所述控制模块基于所述驱动模式选择信息，选择不同的驱动模式；所述控制模块基于所述协同音乐选择信息，选择对应的音频信号；步骤3、所述控制模块根据选择的所述驱动模式和音频信号，控制驱动模块驱动手功能训练器；所述控制模块基于所述音频信号，控制所述驱动模块驱动音乐播放模块进行播放。进一步地，基于所述音频信号，所述控制模块控制所述手功能训练器执行电机的输入电压和输入时长。进一步地，所述控制模块将所述音频信号按照七音规则分类，基于不同的驱动模式，给不同的所述手功能训练器的执行电机分配不同频率的音频信号。本专利技术的有益技术效果为：1、实现了手功能训练器训练过程中的音乐协同。在听到合适的音乐同时，手功能训练器做出有节奏的康复训练动作，不仅能在生理上实现对脑卒中患者尤其是脑卒中抑郁症(PSD)等手功能障碍患者的康复训练，而且能在心理上对患者情绪进行疏导，兼顾心理康复和生理康复两方面。2、适用于外骨骼、关节康复器(CMP机)等多种手功能训练器，且可以选择不同的驱动模式实现特定数量或特定形状的手指功能训练，适应性广，扩展性强。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的用于手指活动度训练的音乐协同训练器系统图；图2是本专利技术另一个较佳实施例的用于手指活动度训练的音乐协同训练器控制方法的使用流程图；图3是图2所示实施例的人机交互模块与控制模块的信息交互图；图4是本专利技术另一个较佳实施例的所述控制方法的控制模块与驱动模块的模式选择过程说明图。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。实施例一如图1所示，是本专利技术的一个较佳实施例的一种用于手指活动度训练的音乐协同训练器，包括人机交互模块、控制模块、驱动模块、音乐播放模块和手功能训练器。所述人机交互模块被配置为输入音乐协同训练指令给所述控制模块；所述控制模块被配置为基于所述音乐协同训练指令，输出控制指令给所述驱动模块；所述驱动模块与所述音乐播放模块和所述手功能训练器相连；所述驱动模块被配置为基于所述控制指令驱动所述手功能训练器，所述手功能训练器带动手部做出训练动作；所述驱动模块被配置为基于所述控制指令驱动所述音乐播放模块，所述音乐播放模块播放音频信息。为扩展控制模式的种类和数量，增加训练器的灵活性和趣味性，优选地，音乐协同训练指令分为驱动模式选择信息和协同音乐选择信息；不同的所述协同音乐选择信息，对应于不同的音频信号；不同的所述驱动模式选择信息，对应不同的驱动模式；不同的所述驱动模式，对应不同数量的驱动电路。通过不同的驱动模式选择信息和协同音乐选择信息组合，所述训练器可以为患者提供更多的训练场景。考虑到音频驱动和电机驱动对于电路要求不同，音频驱动对于信号的噪声和带宽要求较高，而电机驱动对于电压电流有特殊要求，为降低驱动模块的制造成本，提高驱动模块对于音频驱动和电机驱动的不同参数要求的支持能力或输出信号质量，优选地，所述驱动模块包括音频驱动模块和电机驱动模块；所述音频驱动模块被配置为驱动所述音乐播放模块播放音频信息，所述电机驱动模块被配置为驱动所述手功能训练器做出康复动作。考虑人手指的数量，优选地，所述手功能训练器包括1～5路电机接口；优选地，所述电机驱动模块至少能驱动五路电机；对应地，所述控制模块可设置五种不同的驱动模式，第一驱动模式，第二驱动模式，第三驱动模式，第四驱动模式和第五驱动模式；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于手指活动度训练的音乐协同训练器，其特征在于，包括人机交互模块、控制模块、驱动模块、音乐播放模块和手功能训练器；所述人机交互模块被配置为输入音乐协同训练指令给所述控制模块；所述控制模块被配置为基于所述音乐协同训练指令，输出控制指令给所述驱动模块；所述驱动模块与所述音乐播放模块和所述手功能训练器相连；所述驱动模块被配置为基于所述控制指令驱动所述手功能训练器，所述手功能训练器带动手部做出训练动作；所述驱动模块被配置为基于所述控制指令驱动所述音乐播放模块，所述音乐播放模块播放音频信息。

【技术特征摘要】
1.一种用于手指活动度训练的音乐协同训练器，其特征在于，包括人机交互模块、控制模块、驱动模块、音乐播放模块和手功能训练器；所述人机交互模块被配置为输入音乐协同训练指令给所述控制模块；所述控制模块被配置为基于所述音乐协同训练指令，输出控制指令给所述驱动模块；所述驱动模块与所述音乐播放模块和所述手功能训练器相连；所述驱动模块被配置为基于所述控制指令驱动所述手功能训练器，所述手功能训练器带动手部做出训练动作；所述驱动模块被配置为基于所述控制指令驱动所述音乐播放模块，所述音乐播放模块播放音频信息。2.如权利要求1所述的用于手指活动度训练的音乐协同训练器，其特征在于，所述驱动模块包括音频驱动模块和电机驱动模块；所述音频驱动模块被配置为驱动所述音乐播放模块播放音频信息，所述电机驱动模块被配置为驱动所述手功能训练器做出康复动作。3.如权利要求1所述的用于手指活动度训练的音乐协同训练器，其特征在于，所述音乐协同训练指令包括驱动模式选择信息和协同音乐选择信息；不同的所述协同音乐选择信息，对应于不同的音频信号；不同的所述驱动模式选择信息，对应不同的驱动模式；不同的所述驱动模式，对应不同数量的所述手功能训练器的执行电机。4.如权利要求3所述的用于手指活动度训练的音乐协同训练器，其特征在于，所述驱动模式包括第一驱动模式，第二驱动模式，第三驱动模式，第四驱动模式和第五驱动模式；所述第一驱动模式，第二驱动模式，第三驱动模式，第四驱动模...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟巧玲，聂志洋，张慧，王海涛，沈志家，陈忠哲，谢巧莲，焦宗琪，孟青云，喻洪流，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31