一种基于虚拟现实技术的手功能康复系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于虚拟现实技术的手功能康复系统，包括：电子臂环、VR头盔、计算机，所述计算机内设有上肢关节康复训练系统，所述上肢关节康复训练系统设有：场景构建模块、动作算法模块、手部动作显示模块，所述电子臂环与动作算法模块连接，所述场景构建模块与所述VR头盔连接，该系统利用电子臂环采集患者的动作数据，并通过上肢关节康复训练系统、VR头盔设定不同场景和重现动作影像，使得患者达到很好的沉浸式虚拟现实的操作感受，帮助患者更好的进行康复训练，提高康复训练效果，该系统可广泛用于手功能的康复治疗当中。

A hand function rehabilitation system based on Virtual Reality Technology

The invention discloses a hand function rehabilitation system based on virtual reality technology, including an electronic arm ring, a VR helmet and a computer. The upper limb joint rehabilitation training system is provided in the computer. The upper limb joint rehabilitation training system is provided with a scene construction module, an action calculation module and a hand movement display module. The electronic arm ring is connected with the action algorithm module. The scene building module is connected with the VR helmet. The system uses an electronic arm to collect the patient's action data and sets different scenes and recreate action images through the upper limb joint rehabilitation training system and the VR helmet, making the patient achieve a good immersive virtual reality operation. Experience can help patients better carry out rehabilitation training and improve the effect of rehabilitation training. The system can be widely used in rehabilitation of hand function.

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实技术的手功能康复系统
本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种基于虚拟现实技术的手功能康复系统。
技术介绍
人类的手指十分灵敏，可以感觉到振幅只有0.02毫米的振动。人们也习惯于在说话的同时比比划划，或者完全用手势来表达感情。原始人类曾经用全身各个部位的肢体语言进行交流，在有了口头语言之后，最初的肢体语言都逐渐被淘汰，除了手势。研究发现，在说话时做手势有助于思考、表达和记忆。在大脑的语言中枢和运动中枢之间存在着密切的神经元联系。大脑在说话时会变得活跃的那一部分，在做手势时同样也会活跃起来。科学家还发现，大脑控制手的活动的区域，分布在运动中枢里几个不同的部位，面积达到大脑皮层的四分之一。一个简单的手的动作，例如举起一杯牛奶送到嘴边，会使大脑皮层出现特别强烈的兴奋。欧美从60年代后期开始强调手康复的重要性，并有专门从事手治疗的理疗师和治疗师。他们参与手外科临床工作、指导患者进行康复，手功能的恢复有了明显的提高，取得了巨大的经济效益和社会效益。而手康复是在手外科诊治的基础上研究手功能障碍原因、防治及如何恢复或补偿手功能的学科。精湛的医学已渗透到整个手外科临床，从受伤到手术前后，从组织愈合到功能恢复，从职业训练到重返社会，都需要康复治疗。治疗师或者理疗师对患者进行治疗或者训练时，需要通过专门的设备进行，现有的训练设备一般只能在固定场景内进行，十分乏味，不能激发患者的训练兴趣，从而降低训练效果。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：现有的训练设备训练起来单调乏味，不能激发患者的训练兴趣。本专利技术解决其技术问题的解决方案是：一种基于虚拟现实技术的手功能康复系统，包括：电子臂环、VR头盔、计算机，所述计算机内设有上肢关节康复训练系统，所述上肢关节康复训练系统设有：场景构建模块、动作算法模块、手部动作显示模块，所述电子臂环与动作算法模块连接，所述场景构建模块与所述VR头盔连接，所述场景构建模块用于构建日常生活场景和职业工作场景，并将所述日常生活场景和职业工作场景以虚拟现实技术投射到所述VR头盔上，所述电子臂环用于采集患者的肌电信号，所述动作算法模块用于将所述肌电信号转换为手部动作数据，并将所述手部动作数据输出至所述手部动作显示模块，所述手部动作显示模块用于将所述手部动作数据以虚拟现实技术投射到所述VR头盔上。进一步，所述上肢关节康复训练系统还设有：关节与肌力评估模块，所述关节与肌力评估模块包括：手指、腕关节、肘部、肩部、前臂肌张力评估模块，日常行为康复训练效果评估模块，职业能力康复训练效果评估模块，康复疗程模块。进一步，所述电子臂环包括：八个臂环模块，所述臂环模块两两连接形成环状，其特征在于：所述臂环模块设有：蓝牙模块、信号处理模块、EMS机电刺激模块、信号调理模块、肌电信号检测模块、加速度传感器、电子陀螺仪，所述信号处理模块分别与所述蓝牙模块、EMS肌电刺激模块、信号调理模块连接，所述加速度传感器、电子陀螺仪、肌电信号检测模块分别与所述信号调理模块连接，所述肌电信号检测模块用于检测手臂不同位置上的肌电信号，所述调理模块用于将所述肌电信号调节为所述信号处理模块识别的电平信号，所述信号处理模块用于将患者手臂的肌电信息通过蓝牙模块发送给计算机，和用于根据计算机指令控制所述EMS肌电刺激模块。进一步，所述臂环模块两两通过弹簧连接。进一步，所述信号处理模块包括：单片机、AD芯片，所述单片机与所述AD芯片通过IIC总线连接，所述单片机的输出端与所述EMS肌电刺激模块连接，所述单片机的串口端与所述蓝牙模块连接，所述AD芯片与所述信号调理模块连接。进一步，所述蓝牙模块为蓝牙4.0模块。本专利技术的有益效果是：该系统利用电子臂环采集患者的动作数据，并通过上肢关节康复训练系统、VR头盔设定不同场景和重现动作影像，使得患者达到很好的沉浸式虚拟现实的操作感受，帮助患者更好的进行康复训练，提高康复训练效果，该系统可广泛用于手功能的康复治疗当中。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。图1是本专利技术创造系统的系统连接示意图；图2是电子臂环的系统连接示意图；图3是电子臂环的结构示意图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本专利技术创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。实施例1，参考图1、图2和图3，一种基于虚拟现实技术的手功能康复系统，包括：电子臂环a1、VR头盔a3、计算机a2，所述计算机a2内设有上肢关节康复训练系统，所述上肢关节康复训练系统设有：场景构建模块a23、动作算法模块a21、手部动作显示模块a22，所述电子臂环a1与动作算法模块a21连接，所述场景构建模块a23与所述VR头盔a3连接，所述电子臂环a1包括：八个臂环模块1，所述臂环模块1两两连接形成环状，所述臂环模块1设有：蓝牙模块、信号处理模块、EMS机电刺激模块、信号调理模块、肌电信号检测模块、加速度传感器、电子陀螺仪，所述信号处理模块分别与所述蓝牙模块、EMS肌电刺激模块、信号调理模块连接，所述加速度传感器、电子陀螺仪、肌电信号检测模块分别与所述信号调理模块连接。所述信号处理模块包括：单片机、AD芯片，所述单片机与所述AD芯片通过IIC总线连接，所述单片机的输出端与所述EMS肌电刺激模块连接，所述单片机的串口端与所述蓝牙模块连接，所述AD芯片与所述信号调理模块连接。当患者穿戴所述电子臂环a1时，所述肌电信号检测模块与患者手臂外表皮接触，这些肌电信号通过所述信号调理模块转换为电平信号，该电平信号被AD芯片进行模数转换将所述电平信号转换为数字信号，所述单片机的IIC接口与所述AD芯片连接，并通过IIC总线技术获得所述数字信号。所述单片机对所述数字信号进行打包，通过串口将该数字信号通过蓝牙模块发送到计算机a2上。所述电子臂环a1采集患者手臂的肌电信号，该肌电信号可反映出患者的手势动作信息，所述动作算法模块a21将所述肌电信息数字化，重构出患者手势，并将重构数据输出到所述手部动作显示模块a22，所述手部动作显示模块a22通过虚拟现实技术将患者手势投射到所述VR头盔a3上，患者戴上VR头盔a3，所述场景构建模块a23在所述VR头盔a3上构建出不同的场景，比如说人们的日常生活的场景、职业工作场景，患者在这些场景上完成各种训练动作，这些训练动作通过电子臂环a1的采集，并以虚拟现实技术投射到所述VR头盔a3上，使得患者达到很好的沉浸式虚拟现实的操作感受。该系统利用电子臂环a1采集患者的动作数据，并通过上肢关节康复训练系统、VR头盔a3设定不同场景和重现动作影本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟现实技术的手功能康复系统，包括：电子臂环、VR头盔、计算机，其特征在于：所述计算机内设有上肢关节康复训练系统，所述上肢关节康复训练系统设有：场景构建模块、动作算法模块、手部动作显示模块，所述电子臂环与动作算法模块连接，所述场景构建模块与所述VR头盔连接，所述场景构建模块用于构建日常生活场景和职业工作场景，并将所述日常生活场景和职业工作场景以虚拟现实技术投射到所述VR头盔上，所述电子臂环用于采集患者的肌电信号，所述动作算法模块用于将所述肌电信号转换为手部动作数据，并将所述手部动作数据输出至所述手部动作显示模块，所述手部动作显示模块用于将所述手部动作数据以虚拟现实技术投射到所述VR头盔上。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实技术的手功能康复系统，包括：电子臂环、VR头盔、计算机，其特征在于：所述计算机内设有上肢关节康复训练系统，所述上肢关节康复训练系统设有：场景构建模块、动作算法模块、手部动作显示模块，所述电子臂环与动作算法模块连接，所述场景构建模块与所述VR头盔连接，所述场景构建模块用于构建日常生活场景和职业工作场景，并将所述日常生活场景和职业工作场景以虚拟现实技术投射到所述VR头盔上，所述电子臂环用于采集患者的肌电信号，所述动作算法模块用于将所述肌电信号转换为手部动作数据，并将所述手部动作数据输出至所述手部动作显示模块，所述手部动作显示模块用于将所述手部动作数据以虚拟现实技术投射到所述VR头盔上。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的手功能康复系统，其特征在于：所述上肢关节康复训练系统还设有：关节与肌力评估模块，所述关节与肌力评估模块包括：手指、腕关节、肘部、肩部、前臂肌张力评估模块，日常行为康复训练效果评估模块，职业能力康复训练效果评估模块，康复疗程模块。3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟现实技术的手功能康复系统，其特征在于：所述电子臂环包括：八个臂环模块，所述臂环模块两两连接形成环状...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈惠卿，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44