一种基于虚拟现实的步态平衡训练装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于虚拟现实的步态平衡训练系统，至少包括用于显示图像的智能眼罩，智能眼罩至少包括平衡模块、显示模块和图像处理模块，图像处理模块将与训练模式匹配的训练导向图案与采集的实时场景结合形成实时训练场景并发送至显示模块，在用户基于显示模块显示的实时训练场景按照设定的训练规则进行行走训练的情况下，平衡模块记录与时间相关的平衡数据并在接收到显示指令的情况下将与时间相关的平衡数据发送至显示模块。本发明专利技术通过将训练导向图案与训练的真实场景相结合来使得用户能够看到真实的世界，能够避免真实场景中的危险。本发明专利技术不需要采集用户的步态信息以及动作信息，减少传感装置的设置，减少训练装置使用的复杂性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实的步态平衡训练装置及系统
本专利技术涉及医疗训练
，尤其涉及一种基于虚拟现实的步态平衡训练装置及系统。
技术介绍
我国老年人跌倒发生率非常高，跌倒也是占老年意外伤死亡的主要因跌倒与步态不稳密切相关，训练步态平衡是减少老年人跌倒的有效训练方法。现有技术中训练步态的方法有很多，易学，行之有效的方法很少，目前使用方格训练方法在临床使用易接受，但是这种训练方法受地点限制，需要在地上画格子，让患者根据医护人员要求踩踏相应的格子进行训练，这种平衡训练需要时间长，循序渐进的练习，一般需要3个月左右时间，甚至更长，而住院患者不可能长时间住院，需要居家进行练习，没有专业的指导和监督，患者很难坚持。因此需要一种电子虚拟步态平衡训练仪，方便练习，不受地点限制，还可以对每次训练的时间、步态训练的模式和身体晃动幅度进行记录，对患者起到鼓励和监督作用。例如，中国专利CN109731292A公开了一种基于虚拟现实技术的平衡能力测试与训练系统及方法，该系统包括：测试定制模块用于定制测试方案；训练定制模块用于根据平衡能力报告生成训练方案；虚拟场景模块用于根据测试方案进行仿真虚拟训练场景的呈现，根据训练方案创建虚拟训练场景来进行平衡训练；姿态捕捉模块用于在仿真虚拟训练场景中获取动作数据和重心坐标，输出至测试评估模块形成平衡能力报告，在虚拟训练场景中进行姿态检测和获取重心坐标。该专利的缺陷在于，需要捕捉动作数据和重心坐标，数据分析复杂且误差率高。不仅如此，相同的动作存在个体差异，动作捕捉复杂且存在较大难度，导致最终的评估结果由于个体化差异而误差较大。中国专利CN108648797A公开了一种基于虚拟现实设备实现前庭康复的家庭医院两用的便携式康复训练系统及方法，训练系统包括量表评估模块、虚拟现实设备、定位传感器、训练自评模块和训练存储模块，所述的量表评估模块具有眩晕与平衡障碍量表，所述的眩晕与平衡障碍量表用于测评受训者的病情级别，所述的虚拟现实设备具有多个用于前庭功能障碍康复的训练视频，多个训练视频分成与病情级别相对应的训练级别，所述的定位传感器分别与虚拟现实设备和训练自评模块相连，定位传感器用于感测受训者的身体部位的康复训练情况，并且将感测结果传输给训练自评模块，所述的训练自评模块根据接收到的感测结果完成自评评分。该专利同样具有数据运算复杂的问题，并且在人员进行训练眩晕后具有摔倒受伤的风险，现场没有相关辅助人员或设备规避受伤风险。中国专利CN110755083A公开了一种基于虚拟现实的康复训练方法、运动评估设备、虚拟现实设备和康复训练系统。方法包括：采集用户的运动信号，将运动信号发送给上位机，以使上位机将运动信号和虚拟现实场景进行融合，得到融合画面，以及对融合画面进行分析，得到分析结果，当用户训练结束后，采集用户的步态数据，将步态数据发送给上位机，以使上位机根据步态数据，计算用户的平衡能力指数。一方面可降低用户的跌倒风险，另一方面有利于及时了解用户的平衡能力。该专利将步态数据与融合画面进行对比分析，不仅存在较大的误差率。而且，在存在个体差异的情况下，步态情况用于衡量平衡本身就存在误差，对于处于身体差异极端的用户会导致用户的平衡指数的计算误差增大。中国专利公开了一种多功能平衡评测训练系统，应用于人体平衡能力训练及测评领域，包括数据采集、数据处理及平衡训练三大功能模块，其结构包括地表压力中心测试台、姿态传感器、扶手架、数据处理器件、外部信息显示器件和VR眼镜；扶手架用于防止受试者发生跌倒等意外，保护人身安全；地表压力中心测试台和姿态传感器采集人体平衡数据，通过wi-fi通信将数据传输给数据处理器件；基于人体平衡分析算法，人体平衡能力评价结果及参数显示在外部信息显示器件及VR眼镜上；该多功能平衡评测训练系统包括评测、自主训练和辅助训练三种工作模式，并为受试者提供平衡测试及训练虚拟游戏场景，提高平衡能力评测及训练过程的趣味性，结构简单，操作简便，便于推广。该平衡训练系统的地表压力中心测试台体量较大，不便于携带也不适用于家中使用，并且数据分析算法复杂，越复杂的算法和计算次数产生的误差越大，同样不利于个体差异化的平衡分析。如上所示，现有市场存在大量的通过虚拟技术进行平衡训练的产品，都存在的问题为：第一，通过完全虚拟的虚拟现实场景来进行训练，使得用户脱离了本身所在的真实场景。真实场景不可能是完全空旷的，因此在平衡训练过程中，用户难以避免与现实场景中的物品或者墙壁的碰撞以及摔倒，安全系数不高，难以进行独自训练。第二，由于用户无法看见真实场景，难以避开训练场所中移动至训练区域的人或物，因而存在安全隐患。即使有专人看护，也难以完全避开危险。第三，现有技术中的平衡训练装置均设置有步态信息感应装置或者动作捕捉装置，使得平衡训练的信息采集以及数据变得复杂。即现有技术无法脱离步态信息或动作信息来对训练结果进行评估，不够简化。此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
针对现有技术之不足，本专利技术提供一种基于虚拟现实的步态平衡训练方法和系统。针对现有技术中的虚拟现实场景脱离真实训练场景的弊端，本专利技术的一种基于虚拟现实的步态平衡训练系统，至少包括用于显示图像的智能眼罩，其特征在于，所述智能眼罩至少包括平衡模块、显示模块和图像处理模块，图像处理模块将与训练模式匹配的训练导向图案与采集的实时场景结合形成实时训练场景并发送至所述显示模块，在用户基于所述显示模块显示的实时训练场景按照设定的训练规则进行行走训练的情况下，所述平衡模块记录与时间相关的平衡数据并在接收到显示指令的情况下将与时间相关的平衡数据发送至所述显示模块。本专利技术通过将训练导向图案与训练的真实场景相结合来使得用户能够看到真实的世界，从而能够避免真实场景中的危险。本专利技术不需要采集用户的步态信息以及动作信息，从而减少了传感装置的设置，减少了训练装置的体积、重量以及使用的复杂性。针对用户对于训练模式选择的困难，本专利技术的系统还包括与所述智能眼罩以无线的方式连接的至少一个终端，所述终端设置有用于选择训练模式的训练模块。所述图像处理模块基于所述训练模块发送的训练模式信息更新所述训练导向图案并形成实时训练场景。在所述智能眼罩与终端建立连接的情况下，所述训练模块基于由所述平衡模块发送的与时间相关的平衡数据评估康复等级。通过智能眼罩与终端的关联，本专利技术的终端的训练模式既能由用户自身进行选择和设置，也能够由医护人员远程或者近程进行训练模式的选择和设置，有利于用户在与当前康复水平恰当的训练模式中进行平衡训练。针对用户的平衡训练过程存在错误动作的问题，在进行行走训练的情况下，所述图像处理模块基于由图像采集模块采集的脚步位置与基于训练规则设定的指定区域的匹配度参数来确定用户的有效行动参数。本专利技术中，用户的脚步踩在了错误的区域，则用户的行动是无效的。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟现实的步态平衡训练系统，至少包括用于显示图像的智能眼罩(100)，其特征在于，所述智能眼罩(100)至少包括平衡模块(110)、显示模块(120)和图像处理模块(130)，/n图像处理模块(130)将与训练模式匹配的训练导向图案与采集的实时场景结合形成实时训练场景并发送至所述显示模块(120)，/n在用户基于所述显示模块(120)显示的实时训练场景按照设定的训练规则进行行走训练的情况下，所述平衡模块(110)记录与时间相关的平衡数据并在接收到显示指令的情况下将与时间相关的平衡数据发送至所述显示模块(120)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实的步态平衡训练系统，至少包括用于显示图像的智能眼罩(100)，其特征在于，所述智能眼罩(100)至少包括平衡模块(110)、显示模块(120)和图像处理模块(130)，
图像处理模块(130)将与训练模式匹配的训练导向图案与采集的实时场景结合形成实时训练场景并发送至所述显示模块(120)，
在用户基于所述显示模块(120)显示的实时训练场景按照设定的训练规则进行行走训练的情况下，所述平衡模块(110)记录与时间相关的平衡数据并在接收到显示指令的情况下将与时间相关的平衡数据发送至所述显示模块(120)。


2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的步态平衡训练系统，其特征在于，所述系统还包括与所述智能眼罩(100)以无线的方式连接的至少一个终端(200)，所述终端(200)设置有用于选择训练模式的训练模块(220)，
所述图像处理模块(130)基于所述训练模块(220)发送的训练模式信息更新所述训练导向图案并形成实时训练场景，
在所述智能眼罩(100)与终端(200)建立连接的情况下，所述训练模块(220)基于由所述平衡模块(110)发送的与时间相关的平衡数据评估康复等级。


3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的步态平衡训练系统，其特征在于，在进行行走训练的情况下，所述图像处理模块(130)基于由图像采集模块采集的脚步位置与基于训练规则设定的指定区域的匹配度参数来确定用户的有效行动参数。


4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的步态平衡训练系统，其特征在于，所述智能眼罩还包括语音模块，
在确定训练模式的情况下，所述语音模块基于所述脚步位置与基于训练规则设定的指定区域的匹配度参数以语音的方式向用户反馈与行为结果相关的语音信息。


5.根据权利要求4所述的基于虚拟现实的步态平衡训练系统，其特征在于，所述平衡模块(110)为电子式钟摆式平衡仪，
在行...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莹，寇京莉，
申请(专利权)人：首都医科大学宣武医院，
类型：发明
国别省市：北京;11