虚拟现实康复训练系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种虚拟现实康复训练系统及方法，该系统包括：运动捕捉设备、可移动设备及处理设备，处理设备安装在可移动设备上，构成床旁一体设备，处理设备与运动捕捉设备连接；运动捕捉设备用于实时获取患者的肢体动作数据；处理设备包括：数据接收模块用于接收肢体动作数据；处理模块用于根据肢体动作数据发出驱动信号，以及根据肢体动作数据对患者的训练情况进行评估得到评估结果；显示模块用于根据驱动信号实时显示三维人物模型的动作变化以及显示评估结果；可移动设备包括：设备主体及连接至设备主体下端的可移动机构，设备主体上设有高度调节机构，用于调节设备主体高度。成本低，占地面积小，移动方便，高度可调，可置于患者床旁。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及康复训练领域，尤其涉及一种。
技术介绍
传统的康复训练需要专业治疗师的指导，以治疗师的手法操作为主，利用一些简 单的辅助器械，使患者恢复一定的运动和协调能力。这种训练方法的缺点如下： (1)耗费人力物力较大，一名专业治疗师同时只能指导一名患者的治疗； (2)治疗过程比较单调，不容易引起患者的兴趣； (3)治疗场地有限，患者需要在特定的地点（如医院或康复中心）进行训练； (4)训练强度和训练效果不易评估，训练场所和日常生活场所的差异不利于患者 在日常生活中的康复。 一直以来，这些运动训练工作都需要在医护人员的帮助下进行，这给医疗工作者 带来了很大的工作负担，而且无法对训练的效果及时进行客观的评定，不利于医疗工作者 帮助患者确定训练的步骤和强度，如：关节活动、训练方法、时间长短、强度大小等。因此，设 计一种能自动帮助患者进行康复训练并能检测训练效果的康复器械对康复医疗来说是非 常必要的。 目前，虚拟现实技术在运动障碍康复训练领域已经得到广泛应用，例如，针对脑卒 中患者的康复训练。国外已经出现不少成熟的产品，例如，美国伊利诺大学的CAVE系统， Motek的CAREN系统等。但是这类产品注重于用户沉浸式的体验，整套设备成本较高，并且 需要大量的空间。国内医院由于患者过多，通常空间受限，且医护人员不足，显然上述系统 并不适用于国内大部分医院；并且针对康复早期，特别是仍然卧床的患者，目前市场上还没 有相应的设备。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，以至少解决现有的康复训练系 统成本高，占用空间大的问题。 根据本专利技术的一个方面，提供了一种虚拟现实康复训练系统，包括：运动捕捉设 备、可移动设备以及处理设备，所述处理设备安装在所述可移动设备上，构成床旁一体设 备，所述处理设备与所述运动捕捉设备连接，其中，所述运动捕捉设备，连接至患者的肢体， 用于实时获取所述患者的肢体动作数据；所述处理设备包括：数据接收模块、处理模块和 显示模块；所述数据接收模块用于接收所述运动捕捉设备获取的所述肢体动作数据；所述 处理模块用于根据所述肢体动作数据发出驱动信号以驱动三维人物模型的动作变化，以及 根据所述肢体动作数据对所述患者的训练情况进行评估，得到评估结果；所述显示模块用 于根据所述驱动信号实时显示所述三维人物模型的动作变化，以及显示所述评估结果；所 述可移动设备包括：设备主体以及连接至所述设备主体下端的可移动机构，所述设备主体 包括高度调节机构，用于调节所述设备主体的高度。 在一个实施例中，所述运动捕捉设备包括四个可穿戴的传感器，分别连接至所述 患者的腰部及单侧的肩、肘、腕，用于实时检测所述患者的腰部、肩、肘和腕的角度变化，以 获取所述肢体动作数据；所述传感器包括加速计和陀螺仪，其中，所述加速计用于检测连接 部位的加速度，所述陀螺仪用于检测连接部位的角速度。 在一个实施例中，所述运动捕捉设备还包括：数据交换模块和电源管理模块，其 中，所述数据交换模块用于按照预设的时间间隔向所述处理设备发送所述肢体动作数据， 所述电源管理模块用于向所述运动捕捉设备提供电能。 在一个实施例中，所述处理模块，具体用于将所述肢体动作数据与所述当前训练 姿势及当前训练模式下预设的动作数据进行比较，得到所述评估结果；以及在游戏结束后， 根据所述患者完成游戏任务的程度，记录所述患者的康复情况；其中，训练姿势包括：臣卜 姿、坐姿和站姿，训练模式包括：被动训练模式、健侧带动患侧训练模式和主动训练模式，所 述评估结果包括：训练动作、训练时间、所述患者的动作是否到位、所述患者的动作重复次 数、所述患者的动作的速度和/或力量是否达标、得分以及所述患者的活动能力。 在一个实施例中，所述预设的动作数据包括：动作类型、根据所述患者的身体情况 设置的肢体在每个方向上的活动范围、动作的重复次数、速度、力量。 在一个实施例中，所述处理模块，具体用于计算当前肢体动作数据对应的坐标值 与上次肢体动作数据对应的坐标值的空间距离，将所述空间距离与预设的容差范围进行比 较，如果所述空间距离处于所述容差范围之外，则过滤掉所述当前肢体动作数据对应的坐 标值；并根据过滤处理后得到的数据发出驱动信号，以驱动所述三维人物模型的动作变化。 在一个实施例中，所述系统还包括：打印设备，连接至所述处理设备，用于打印所 述评估结果。 根据本专利技术的另一个方面，提供了一种虚拟现实康复训练方法，基于上述虚拟现 实康复训练系统，该方法包括：处理设备根据输入的信息，确定患者进行训练，并确定当前 训练姿势及当前训练模式；所述处理设备向运动捕捉设备发送数据请求；所述运动捕捉设 备接收到所述数据请求后，获取患者的肢体动作数据，并按照预设的时间间隔向所述处理 设备发送所述肢体动作数据；所述处理设备接收所述肢体动作数据后，根据所述肢体动作 数据发出驱动信号，驱动三维人物模型的动作变化并实时显示；以及根据所述肢体动作数 据对所述患者的训练情况进行评估并显示评估结果；在训练结束后，所述处理设备选择难 度与所述患者的康复情况匹配的游戏，供所述患者进行训练，并根据所述患者完成游戏任 务的程度，记录所述患者的康复情况。 在一个实施例中，所述运动捕捉设备获取患者的肢体动作数据包括：所述运动捕 捉设备实时检测所述患者的腰部及单侧的肩、肘、腕的角度变化，以获取所述肢体动作数 据。 在一个实施例中，所述处理设备根据所述肢体动作数据发出驱动信号驱动三维人 物模型的动作变化并实时显示包括：所述处理设备显示所述患者需要完成的动作对应的运 动轨迹；所述处理设备实时将所述三维人物模型的动作与所述运动轨迹进行比较；如果所 述三维人物模型的动作偏离所述运动轨迹，则所述处理设备进行提示。 在一个实施例中，所述处理设备根据所述肢体动作数据对所述患者的训练情况进 行评估包括：所述处理设备将所述肢体动作数据与所述当前训练姿势及当前训练模式下预 设的动作数据进行比较，得到所述评估结果，所述评估结果包括：训练动作、训练时间、所述 患者的动作是否到位、所述患者的动作重复次数、所述患者的动作的速度和/或力量是否 达标、得分以及所述患者的活动能力。 在一个实施例中，所述预设的动作数据包括：动作类型、根据所述患者的身体情况 设置的肢体在每个方向上的活动范围、动作的重复次数、速度、力量。 在一个实施例中，所述处理设备根据所述肢体动作数据发出驱动信号，驱动三维 人物模型的动作变化并实时显示包括：计算当前肢体动作数据对应的坐标值与上次肢体动 作数据对应的坐标值的空间距离，将所述空间距离与预设的容差范围进行比较，如果所述 空间距离处于所述容差范围之外，则过滤掉所述当前肢体动作数据对应的坐标值；根据过 滤处理后得到的数据发出驱动信号驱动所述三维人物模型的动作变化，并实时显示所述三 维人物模型的动作变化。 在一个实施例中，所述处理设备采用多视角显示所述三维人物模型的动作变化。 在一个实施例中，在根据所述肢体动作数据对所述患者的训练情况进行评估之 后，所述方法还包括：打印所述评估结果。 在一个实施例中，所述训练姿势包括：卧姿、坐姿和站姿；所述训练模式包括：被 动训练模式、健侧带动患侧训练模式和主动训练模式。[当前第1页1 2 3 4&n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟现实康复训练系统，其特征在于，包括：运动捕捉设备、可移动设备以及处理设备，所述处理设备安装在所述可移动设备上，构成床旁一体设备，所述处理设备与所述运动捕捉设备连接，其中，所述运动捕捉设备，连接至患者的肢体，用于实时获取所述患者的肢体动作数据；所述处理设备包括：数据接收模块、处理模块和显示模块；所述数据接收模块用于接收所述运动捕捉设备获取的所述肢体动作数据；所述处理模块用于根据所述肢体动作数据发出驱动信号以驱动三维人物模型的动作变化，以及根据所述肢体动作数据对所述患者的训练情况进行评估，得到评估结果；所述显示模块用于根据所述驱动信号实时显示所述三维人物模型的动作变化，以及显示所述评估结果；所述可移动设备包括：设备主体以及连接至所述设备主体下端的可移动机构，所述设备主体上设有高度调节机构，用于调节所述设备主体的高度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张通，赵军，
申请(专利权)人：中国康复研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11