基于识别屏的双人互动上肢康复系统及其训练方法技术方案

本发明专利技术提出了一种基于识别屏的双人互动上肢康复系统及其训练方法，所述系统包括识别屏和操作机构，识别屏内设有训练模式选择模块、训练模式生成模块、识别模块、虚拟现实互动模块和评估模块，训练模式生成模块，用于在识别屏上生成虚拟训练场景和虚拟目标；操作机构，包括具有不同底部结构的手柄A和手柄B，用于两患者完成双人互动训练；识别模块，用于实时识别并区分具有不同底部结构的手柄A和手柄B，同时计算出手柄A和手柄B在识别屏上的运动数据；虚拟现实互动模块，用于使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互；评估模块，用于分别对患者A及患者B的上肢康复训练情况进行评估。本发明专利技术能够准确地对患者上肢康复训练情况进行评估。

【技术实现步骤摘要】
基于识别屏的双人互动上肢康复系统及其训练方法
本专利技术涉及医学康复训练与评估领域，具体涉及一种基于识别屏的双人互动上肢康复系统及其训练方法。
技术介绍
众多脑卒中、脑外伤、脊髓损伤等患者都存在上肢运动障碍，严重影响了其生活质量；针对这些患者，需要进行积极的康复治疗才能恢复其功能。目前，上肢运动障碍的康复是一个相对下肢康复困难得多的领域，是康复界许多专家研究工作的重点。目前上肢康复设备、康复技术比较少，只有家具式简单的上肢康复设备，比如磨砂板、手摇轮、木插板等，患者操作这些设备进行康复训练，不仅训练枯燥无味，没有兴趣，而且康复效果较差。另外，这些康复设备都是单个设备单人操作，不但占用面积大，设备的使用效率也低。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于识别屏的双人互动上肢康复系统及其训练方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于识别屏的双人互动上肢康复系统，包括识别屏和操作机构，所述识别屏内设有训练模式选择模块、训练模式生成模块、识别模块、虚拟现实互动模块和评估模块，其中训练模式选择模块，用于根据患者的上肢运动功能评定结果，在识别屏上选择训练模式；训练模式生成模块，用于根据所选择的训练模式，在识别屏上生成虚拟训练场景和虚拟目标；操作机构，包括具有不同底部结构的手柄A和手柄B，用于患者A手持手柄A、患者B手持手柄B根据训练要求对识别屏上生成的虚拟目标进行操作，完成双人互动训练；识别模块，用于根据具有不同底部结构的手柄A和手柄B分别与所述识别屏接触时所返回的坐标值及坐标数量，实时识别并区分手柄A和手柄B，同时计算出手柄A和手柄B在识别屏上的运动数据，所述运动数据包括实时位置信息、运动速度和运动轨迹中的一种或多种；虚拟现实互动模块，用于实时获取双人分别操作的手柄A及手柄B在识别屏上的运动数据，并根据手柄A及手柄B在识别屏上的运动数据使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，让两患者完成双人互动上肢康复训练；评估模块，用于根据手柄A和手柄B的运动数据和虚拟目标的运动轨迹，分别确定两患者的失误区域及相应失误次数；还用于根据所统计的失误区域、相应失误次数及训练完成情况分别对患者A和患者B的上肢康复训练情况进行评估；其中，所述失误区域为患者在识别屏上操作不到位的区域。进一步的，所述识别屏为红外线屏时，所述手柄A与所述手柄B的底部具有不同数量的孤岛式结构，所述孤岛式结构上用于与所述识别屏接触的接触区域面积均大于预设面积；所述识别模块具体用于确定红外线屏上接触处所返回的触摸面积是否大于所述预设面积，是则分别返回该接触处在红外线屏上的坐标值；其中，接触处在红外线屏上的坐标值为接触面积中心在所述红外线屏上的坐标值；所述识别模块还用于实时统计所返回的坐标数量，并根据所统计的坐标数量及相应坐标值确定手柄A和/或手柄B在红外线屏上的坐标值，并根据手柄A的坐标值和手柄B在电容屏上的坐标值分别实时计算手柄A和手柄B的运动数据。进一步的，所述识别模块中，若同一时刻返回的坐标数量与手柄A中孤岛式结构的数量相同，则计算每两个坐标之间的距离是否在预设距离范围内，是则确定此时为手柄A在红外线屏上操作，计算所返回坐标的中心位置为此时手柄A在红外线屏上的坐标值；若同一时刻返回的坐标数量与手柄B中孤岛式结构的数量相同，则计算每两个坐标值之间的距离是否在预设距离范围内，是则确定此时为手柄B在红外线屏上操作，计算所返回坐标的中心位置为此时手柄B在红外线屏上的坐标值；若同一时刻返回的坐标数量为手柄A中孤岛式结构与手柄B中孤岛式结构的数量之和，则确定此时为手柄A和手柄B同时在红外线屏上操作，通过遍历返回的每两个坐标值之间的距离分别确定此时手柄A和手柄B与红外线屏接触时的坐标值。进一步的，所述识别屏为电容屏时，所述手柄A与所述手柄B的底部具有不同数量的触点结构，其中，同一个手柄的所有触点结构之间的距离均小于其手柄基座半径；所述识别模块根据电容屏上所返回的接触坐标，依据同一个手柄在电容屏上的所有接触点之间的距离均小于该手柄的基座半径的原则，遍历同一时刻电容屏上的所有接触点以对接触点进行分组；然后根据分组结果计算此时手柄A和手柄B在电容屏上的坐标值，并根据手柄A的坐标值和手柄B在电容屏上的坐标值分别计算手柄A和手柄B的运动数据。进一步的，所述识别模块中，当属于同一组的接触点数与手柄A底部设置的接触点结构数量相同，识别为手柄A，计算该组接触点的中心位置坐标为手柄A在电容屏上的坐标；当属于同一组接触点数与手柄B底部设置的接触点结构数量相同，识别为手柄B，计算该组接触点的中心位置坐标为手柄B在电容屏上的坐标。进一步的，当两患者竞争互动训练时，评估模块具体用于根据两手柄的实时位置数据及虚拟目标的运动数据，分别判断两患者是否接触到虚拟目标；若接触到则得分，没接触到则减分或不得分，分别对两患者的得分情况及两患者在识别屏上的失误区域、相应失误区域内的失误次数进行统计；最后根据所统计的失误区域、相应失误次数及训练完成情况分别对患者A和患者B的上肢康复训练情况进行评估。进一步的，当两患者协同互动训练时，评估模块具体用于根据两手柄的实时位置数据及虚拟目标的运动数据，分别判断虚拟目标的运动轨迹是否偏离预设运动轨迹；若偏离，则统计失误区域，所述失误区域为虚拟目标发生偏离时操作手柄弱者方在识别屏上的运动轨迹区域；最后根据所统计的失误区域、相应失误次数及训练完成情况分别对患者A和患者B的上肢康复训练情况进行评估。另一方面，本专利技术还公开了一种基于识别屏的双人互动上肢康复系统的训练方法，包括以下步骤：步骤1，根据患者的上肢运动功能评定结果，在识别屏上选择训练模式；步骤2，根据所选择的训练模式，在识别屏上生成虚拟训练场景和虚拟目标；步骤3，患者A和患者B分别手持具有不同底部结构的手柄A和手柄B，根据训练要求对识别屏上生成的虚拟目标进行操作，识别屏根据手柄A和手柄B分别与所述识别屏接触时所返回的坐标值及坐标数量，实时识别、区分手柄A和手柄B，并计算出两手柄在识别屏上的运动数据，根据手柄A及手柄B在识别屏上的运动数据使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，让两患者完成双人互动上肢康复训练；步骤4，识别屏根据手柄A手柄B在识别屏上的运动数据和虚拟目标的运动轨迹，分别确定两患者的失误区域及相应失误次数；还用于根据所统计的失误区域、相应失误次数及训练完成情况分别对患者A和患者B的上肢康复训练情况进行评估；其中，所述失误区域为患者在识别屏上操作不到位的区域。进一步的，当所述识别屏为红外线屏时，所述手柄A与所述手柄B的底部具有不同数量的孤岛式结构，所述孤岛式结构上用于与所述识别屏接触的接触区域面积均大于预设面积；步骤3中，识别屏根据手柄A和手柄B分别与所述识别屏接触时所返回的坐标值及坐标数量，实时识别、区分手柄A和手柄B，并计算出两手柄在识别屏上的运动数据的步骤包括：确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于识别屏的双人互动上肢康复系统，其特征在于，包括识别屏和操作机构，所述识别屏内设有训练模式选择模块、训练模式生成模块、识别模块、虚拟现实互动模块和评估模块，其中/n训练模式选择模块，用于根据患者的上肢运动功能评定结果，在识别屏上选择训练模式；/n训练模式生成模块，用于根据所选择的训练模式，在识别屏上生成虚拟训练场景和虚拟目标；/n操作机构，包括具有不同底部结构的手柄A和手柄B，用于患者A手持手柄A、患者B手持手柄B，根据训练要求对识别屏上生成的虚拟目标进行操作，完成双人互动训练；/n识别模块，用于根据具有不同底部结构的手柄A和手柄B分别与所述识别屏接触时所返回的坐标值及坐标数量，实时识别并区分手柄A和手柄B，同时计算出手柄A和手柄B在识别屏上的运动数据，所述运动数据包括实时位置信息、运动速度和运动轨迹中的一种或多种；/n虚拟现实互动模块，用于实时获取双人分别操作的手柄A及手柄B在识别屏上的运动数据，并根据手柄A及手柄B在识别屏上的运动数据使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，让两患者完成双人互动上肢康复训练；/n评估模块，用于根据手柄A和手柄B的运动数据和虚拟目标的运动轨迹，分别确定两患者的失误区域及相应失误次数；还用于根据所统计的失误区域、相应失误次数及训练完成情况分别对患者A和患者B的上肢康复训练情况进行评估；其中，所述失误区域为患者在识别屏上操作不到位的区域。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于识别屏的双人互动上肢康复系统，其特征在于，包括识别屏和操作机构，所述识别屏内设有训练模式选择模块、训练模式生成模块、识别模块、虚拟现实互动模块和评估模块，其中
训练模式选择模块，用于根据患者的上肢运动功能评定结果，在识别屏上选择训练模式；
训练模式生成模块，用于根据所选择的训练模式，在识别屏上生成虚拟训练场景和虚拟目标；
操作机构，包括具有不同底部结构的手柄A和手柄B，用于患者A手持手柄A、患者B手持手柄B，根据训练要求对识别屏上生成的虚拟目标进行操作，完成双人互动训练；
识别模块，用于根据具有不同底部结构的手柄A和手柄B分别与所述识别屏接触时所返回的坐标值及坐标数量，实时识别并区分手柄A和手柄B，同时计算出手柄A和手柄B在识别屏上的运动数据，所述运动数据包括实时位置信息、运动速度和运动轨迹中的一种或多种；
虚拟现实互动模块，用于实时获取双人分别操作的手柄A及手柄B在识别屏上的运动数据，并根据手柄A及手柄B在识别屏上的运动数据使虚拟目标、虚拟场景与两手柄之间形成交互，让两患者完成双人互动上肢康复训练；
评估模块，用于根据手柄A和手柄B的运动数据和虚拟目标的运动轨迹，分别确定两患者的失误区域及相应失误次数；还用于根据所统计的失误区域、相应失误次数及训练完成情况分别对患者A和患者B的上肢康复训练情况进行评估；其中，所述失误区域为患者在识别屏上操作不到位的区域。


2.根据权利要求1所述基于识别屏的双人互动上肢康复系统，其特征在于，所述识别屏为红外线屏时，所述手柄A与所述手柄B的底部具有不同数量的孤岛式结构，所述孤岛式结构上用于与所述识别屏接触的接触区域面积均大于预设面积；
所述识别模块具体用于确定红外线屏上接触处所返回的触摸面积是否大于所述预设面积，是则分别返回该接触处在红外线屏上的坐标值；其中，接触处在红外线屏上的坐标值为接触面积中心在所述红外线屏上的坐标值；所述识别模块还用于实时统计所返回的坐标数量，并根据所统计的坐标数量及相应坐标值确定手柄A和/或手柄B在红外线屏上的坐标值，并根据手柄A的坐标值和手柄B在电容屏上的坐标值分别实时计算手柄A和手柄B的运动数据。


3.根据权利要求2所述基于识别屏的双人互动上肢康复系统，其特征在于，所述识别模块中，
若同一时刻返回的坐标数量与手柄A中孤岛式结构的数量相同，则计算每两个坐标之间的距离是否在预设距离范围内，是则确定此时为手柄A在红外线屏上操作，计算所返回坐标的中心位置为此时手柄A在红外线屏上的坐标值；
若同一时刻返回的坐标数量与手柄B中孤岛式结构的数量相同，则计算每两个坐标值之间的距离是否在预设距离范围内，是则确定此时为手柄B在红外线屏上操作，计算所返回坐标的中心位置为此时手柄B在红外线屏上的坐标值；
若同一时刻返回的坐标数量为手柄A中孤岛式结构与手柄B中孤岛式结构的数量之和，则确定此时为手柄A和手柄B同时在红外线屏上操作，通过遍历返回的每两个坐标值之间的距离分别确定此时手柄A和手柄B与红外线屏接触时的坐标值。


4.根据权利要求1所述基于识别屏的双人互动上肢康复系统，其特征在于，所述识别屏为电容屏时，所述手柄A与所述手柄B的底部具有不同数量的触点结构，其中，同一个手柄的所有触点结构之间的距离均小于其手柄基座半径；
所述识别模块根据电容屏上所返回的接触坐标，依据同一个手柄在电容屏上的所有接触点之间的距离均小于该手柄的基座半径的原则，遍历同一时刻电容屏上的所有接触点以对接触点进行分组；然后根据分组结果计算此时手柄A和手柄B在电容屏上的坐标值，并根据手柄A的坐标值和手柄B在电容屏上的坐标值分别计算手柄A和手柄B的运动数据。


5.根据权利要求4所述基于识别屏的双人互动上肢康复系统，其特征在于，所述识别模块中，
当属于同一组的接触点数与手柄A底部设置的接触点结构数量相同，识别为手柄A，计算该组接触点的中心位置坐标为手柄A在电容屏上的坐标；
当属于同一组接触点数与手柄B底部设置的接触点结构数量相同，识别为手柄B，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊华，王兆坤，
申请(专利权)人：广州晓康医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44