一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人与康复评估方法技术

本发明专利技术涉及一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人与康复评估方法，包括机器人本体，机器人本体设有7自由度颈椎操示教运动控制模块、人机交互语音模块、病人动作感知模块、云端数据库系统、机器人可视化模块和，通过机器人本体进行仿人动作以及视音多模态人工智能算法对病人的颈椎操锻炼过程动作进行交互感知与分析评价，辅助颈椎病患者获得规范化的锻炼治疗及日志记录。与现有技术相比，本发明专利技术具有帮助颈椎病患者获得较好的锻炼治疗，降低颈椎病患者康复锻炼的人工成本，保证颈椎病康复锻炼的安全性和稳定性等优点。炼的安全性和稳定性等优点。炼的安全性和稳定性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人与康复评估方法


[0001]本专利技术涉及康复医学与预防医学
，尤其是涉及一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人与康复评估方法。

技术介绍

[0002]世界卫生组织公布的“全球十大顽症”中，颈椎病排名第二。颈椎病已不再是中老年人的专属，越来越多的年轻人已经加入了颈椎病的大军中，并以可怕的速度逐年提升。据医学研究表明，通过颈肩背部肌肉积极锻炼可以强化肌肉力量，强化正常的颈椎生理曲度、增加颈椎生物力学结构的稳定性，同时促进血液淋巴的循环，有利颈椎病的预防与健康恢复。
[0003]传统医疗方案中，面对颈椎病，往往需要医学专家人工引导患者进行康复训练，根据经验人工评估患者颈椎恢复状况并据此进行康复训练方案的调整，以使得颈椎病患者完全康复。
[0004]然而，传统的康复训练医疗方案需要时刻有专业人士指导，无人化水平低，人工成本较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的需要时刻有专业人士指导，无人化水平低，人工成本较高的缺陷而提供一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人与康复评估方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人，包括机器人本体，所述机器人本体设有7自由度颈椎操示教运动控制模块、人机交互语音模块、病人动作感知模块、云端数据库系统、机器人可视化模块和，通过机器人本体进行仿人动作以及视音多模态人工智能算法对病人的颈椎操锻炼过程动作进行交互感知与分析评价，辅助颈椎病患者获得规范化的锻炼治疗及日志记录。
[0008]所述7自由度颈椎操示教运动控制模块包括7个互不干涉的自由度关节，通过颈椎操规范动作知识耦合病人动作反馈，进行多自由度协调并行运动控制，实现类人头部各项自然运动，所述自然运动包括俯仰、左右摇头和左右歪头。更进一步地，仿生眼医疗机器人的动作幅度、速度控制基于病人历史数据结合LSTM长短时记忆网络构建运动时变控制函数，即A＝W*B，其中A为仿生眼机器人7自由度关节的角度选择目标及角速度构建的矩阵，B为基于颈椎病人历史康复运动数据，包括俯仰、左右转头、左右摇头等动作幅度及速度，W为LSTM长短时记忆网络训练的模型映射函数。
[0009]所述人机交互语音模块的交互内容包括问候打招呼、知识问答、病人身份信息、历史锻炼情况、锻炼过程动作交互、锻炼后的评测信息。为实现交互内容智能化，结合医生问诊数据及构建了颈椎退行性改变、外伤因素、慢性劳损、寒冷、潮湿导致肌肉痉挛等不同颈
椎病变机理下的颈椎病知识图谱，结合情景自适应NLP技术实现基于知识图谱的人机对话。
[0010]所述病人动作感知模块包括RGB相机、深度相机、红外热成像相机和毫米波雷达，通过云边协同深度神经网络实现跨模态感知信息融合。
[0011]进一步地，RGB相机用于病人身份及情绪识别，深度相机用于病人空间信息及关节动作姿态检测，毫米波雷达用于心率、呼吸频次检测。
[0012]所述机器人本体根据分析出的病人情绪或患者自定义的参数调节对应的提示音、动作、显示颜色和配乐。
[0013]所述云端数据库系统用于存储颈椎病患者每次锻炼的测评记录，医生、患者可以利用加密通道获取相关信息。
[0014]所述机器人可视化模块的功能包括在信息元宇宙空间生成患者对应的数字人物，方便患者自纠锻炼过程中的动作不规范，不合理的地方，所述信息元宇宙空间中设有测评排名、闯关模式、答题模式和对战模式，通过测评排名，支持患者相互鼓励；在闯关模式中，设置各类难度的颈椎动作，由所述机器人本体打分并判断是否挑战成功；在答题模式中，设置有关颈椎康复和颈椎保养的问题，在答题中增加患者的医学常识；在对战模式中，不同患者同时完成指定的颈椎操动作，得分高者获胜等，增加病人进行康复训练的乐趣。
[0015]所述机器人理疗模块，通过精准对焦颈椎部位，利用红外短波改善受损的颈椎关节及缓解疼痛。
[0016]一种使用所述的用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人的康复评估方法，具体包括以下步骤：
[0017]S1、机器人本体向患者的移动终端发送锻炼邀约，患者在移动终端上设置预约锻炼时间并反馈至机器人本体；
[0018]S2、机器人本体拍摄患者照片并进行身份识别，若身份正确转至S3；
[0019]S3、机器人本体通过人机交互语音模块发出锻炼引导信息，对患者的康复锻炼过程进行纠正；
[0020]S4、机器人本体记录患者的锻炼过程并进行数据分析，得到康复评估结果；
[0021]S5、机器人本体根据康复评估结果控制机器人理疗模块进行红外理疗；
[0022]S6、机器人本体将康复评估结果上传至云端数据库系统，并生成测评报告进行可视化推送。
[0023]所述步骤S4中数据分析的评价指标包括患者跟随机器人本体所做出颈椎操动作的动作幅度及准确度、跟随速度及灵活性、频次及完整度，以及锻炼结束后表征的生物体征参数。
[0024]所述机器人本体根据病人锻炼过程动作评估其病情，并根据病情严重性自动制定不同难度的颈椎操动作和针对性、个性化的康复方案，直至完全康复。
[0025]所述机器人本体的功能还包括将康复评估结果发送到其它的智能设备协同工作，所述智能设备根据康复评估结果对患者进行辅助康复。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术通过仿生眼康复机器人实现引导病人开展颈椎操锻炼，并结合人工智能算法对病人锻炼过程的动作幅度、跟随速度、动作频次、生物体征参数等方面进行评价，从而帮助颈椎病患者获得较好的锻炼治疗，有效降低了颈椎病患者康复锻炼的人工成本，保证
了颈椎病康复锻炼的安全性和稳定性。
附图说明
[0028]图1为本专利技术仿生眼医疗机器人的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术康复评估方法的流程示意图；
[0030]图3为本专利技术实施例中7自由度颈椎操示教运动控制模块的的结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0032]实施例
[0033]如图1所示，一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人，包括机器人本体，机器人本体设有7自由度颈椎操示教运动控制模块、人机交互语音模块、病人动作感知模块、云端数据库系统、机器人可视化模块和，通过机器人本体进行仿人动作以及视音多模态人工智能算法对病人的颈椎操锻炼过程动作进行交互感知与分析评价，辅助颈椎病患者获得规范化的锻炼治疗及日志记录。
[0034]如图1所示，其它模块从外界获取数据并写入云端数据库，或从云端数据库中读取指定数据并对外界做出相应的反馈。
[0035]如图3所示，7自由度颈椎操示教运动控制模块包括7个互不干涉的自由度关节，其中，θ1控制俯仰动作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人，其特征在于，包括机器人本体，所述机器人本体设有7自由度颈椎操示教运动控制模块、人机交互语音模块、病人动作感知模块、云端数据库系统、机器人可视化模块和，通过机器人本体进行仿人动作以及视音多模态人工智能算法对病人的颈椎操锻炼过程动作进行交互感知与分析评价，辅助颈椎病患者获得规范化的锻炼治疗及日志记录。2.根据权利要求1所述的一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人，其特征在于，所述7自由度颈椎操示教运动控制模块包括7个互不干涉的自由度关节，通过颈椎操规范动作知识耦合病人动作反馈，进行多自由度协调并行运动控制，实现类人头部各项自然运动。3.根据权利要求1所述的一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人，其特征在于，所述人机交互语音模块的交互内容包括问候打招呼、知识问答、病人身份信息、历史锻炼情况、锻炼过程动作交互、锻炼后的评测信息。4.根据权利要求1所述的一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人，其特征在于，所述病人动作感知模块包括RGB相机、深度相机、红外热成像相机和毫米波雷达，通过云边协同深度神经网络实现跨模态感知信息融合。5.根据权利要求1所述的一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人，其特征在于，所述机器人本体根据分析出的病人情绪或患者自定义的参数调节对应的提示音、动作、显示颜色和配乐。6.根据权利要求1所述的一种用于颈椎康复的仿生眼医疗机器人，其特征在于，所述机器人可视化模块的功能包括在信息元宇宙空...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱忠攀，杜奇蔚，王志鹏，陆萍，何斌，周艳敏，李刚，蒋烁，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：