【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及心理运动能力测试及训练，特别涉及具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统。
技术介绍
1、个体意识对身体精细动作及动作协调性的支配称之为心理运动能力，即从感知到运动反应的过程和他们之间互相协调的能力。这种能力包含三个方面，即运动活动、感知活动及其之间的相互协调。协调性、准确性、灵活性、反应速度和控制能力是心理运动能力的主要特征。使用特殊装备仪器对这种能力的测量过程称为仪器测量。研究发现，心理运动能力涵盖多种基本要素总结为11类，即定向反应、反应时、瞄准、准确控制、速度控制、手腕速度、腕指速度、手臂运动速度、手臂稳定性、手指敏捷和四肢活动协调。上述要素对于能否成为一名优秀的飞行员非常重要。因此，心理运动能力测验与训练是飞行员不可或缺的重要环节。
2、目前，国外对飞行员心理选拔，特别是心理运动能力的测评非常重视，使用了科学合理的测试系统。而我国在选拔飞行员过程中心理测评方面目前仍然采取了笔试测验，未对心理运动能力进行检测；另外，感知活动与运动活动相互影响，营造真实运动环境对测试也是必要的。为此需要开发了一套具有环境模拟的飞行员心理运动能力选拔的操作设备，并建立与之配套的软件。
3、同类型的测试系统中，例如：申请号为cn202110958324.6，专利技术名称为一种基于多目标追踪范式的心理运动能力测评方法的中国专利可以测试双手协调能力，注意力分配、空间定等能力，但缺乏手脚协调性的测试，没有引入飞行运动的模拟，无法创造一个更贴近飞行的环境。申请号为cn201811549247.3，专利技术
技术实现思路
1、为了实现本专利技术的上述目的和其他优点，本专利技术的目的是提供具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，包括六自由度平台、上下肢交互设备、上位机、显示模块；其中，
2、所述六自由度平台用于实现心理运动测试过程中上下肢交互设备及被试对象的飞行环境模拟；
3、所述上下肢交互设备包括多个控制杆、伺服电机，每个控制杆对应设定的若干个自由度，所有自由度都由所述伺服电机控制负载，所述控制杆位置信息通过伺服电机内部的光电编码器采集反馈至上位机，所述伺服电机负载大小由上位机输入通过驱动器写入到伺服电机；
4、所述上位机用于构建肢体协调能力和反应能力模型，设计肢体协调能力和反应能力测试范式，控制所述显示模块向被测者呈现肢体协调能力和反应能力测试对应的显示内容，根据肢体协调能力测试数据和反应能力测试数据进行心理运动评估。
5、进一步地，所述控制杆包括操纵杆、油门和脚舵，所述操纵杆控制前后/左右2个自由度，所述油门控制前后1个自由度，所述脚舵控制转动1个自由度。
6、进一步地，所述上位机设计的肢体协调能力的测试范式包括第一左右手协调测试、第二左右手协调测试、左手与下肢协调测试、第一右手与下肢协调测试、第二右手与下肢协调测试；其中，
7、所述第一左右手协调测试对应油门和操纵杆左右自由度；
8、所述第二左右手协调测试对应油门和操纵杆前后自由度；
9、所述左手与下肢协调测试对应油门和脚舵；
10、所述第一右手与下肢协调测试对应操纵杆前后自由度和脚舵；
11、所述第二右手与下肢协调测试对应操纵杆左右自由度和脚舵。
12、进一步地，所述上位机设计的反应能力的测试范式包括右手左右反应测试、右手前后反应测试、左手前后反应测试、脚舵转动反应测试；其中，
13、所述右手左右反应测试对应操纵杆；
14、所述右手前后反应测试对应操纵杆；
15、所述左手前后反应测试对应油门；
16、所述脚舵转动反应测试对应脚舵。
17、进一步地，所述上位机控制所述显示模块显示检测目标物和预设轨迹，当检测目标物刚接触预设轨迹开始，采集检测目标物位置信息，初始接触点高亮，当运动完预设路径后，计算沿着预设轨迹的特征值作为评价指标。
18、进一步地，所述检测目标物为检测球，所述预设轨迹为圆圈，所述特征值包括偏心误差、内外包络圆、圆度、完成时间。
19、进一步地，所述上位机控制所述显示模块显示检测目标物和方向指示灯，当方向指示灯亮起以后，采集检测目标物位置信息，若超过阈值，则记录当前时间，计算记录的当前时间与方向指示灯出现时间差作为评价指标。
20、进一步地，所述检测目标物为检测球，所述方向指示灯为箭头指示灯。
21、进一步地，所述上位机根据肢体协调能力测试数据和反应能力测试数据进行心理运动评估包括对获取的协调能力、反应能力测试数据采用z-score进行无量纲标准化处理，并对两个维度不同的测试范式分配对应的权重，得到综合评分。
22、进一步地，所述上位机在肢体协调能力的测试范式对应的操作方向上施加负载，所述负载包括恒定负载、激励负载和函数负载，所述上位机响应于用户请求修改所述负载的参数；
23、所述上位机响应于用户请求修改所述六自由度平台的参数。
24、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
25、本专利技术提供具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统及方法，在测试过程中引入了被试者环境的上下、左右、俯仰等六个自由度的运动，模拟飞行运动，能够加强被试对象在测试及训练过程中对环境的感知效果，更贴近在飞行测试中的结果。
26、本专利技术设计了4个自由度的上下肢交互设备及9个测试范式，涉及协调、反应等两个维度的协调性测试，多个维度和指标的测试，能够提高测试的信效度。
27、本专利技术对协调能力设计了5项单项能力，对反应能力设计了4项单项能力，最后通过权重系数得到2个维度的综合能力，并且所有成绩都有记录与管理。根据单项能力的日常记录，可以开展针对性的训练任务，大大提高了训练的效率。
28、本专利技术的测试过程中可以参数化调整负载，定量控制测试的难度，除了测试中的作用，在训练中还可以起提高训练难度，增强训练效果的作用。
29、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
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1.具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：包括六自由度平台、上下肢交互设备、上位机、显示模块；其中，
2.如权利要求1所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述控制杆包括操纵杆、油门和脚舵，所述操纵杆控制前后/左右2个自由度，所述油门控制前后1个自由度，所述脚舵控制转动1个自由度。
3.如权利要求2所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述上位机设计的肢体协调能力的测试范式包括第一左右手协调测试、第二左右手协调测试、左手与下肢协调测试、第一右手与下肢协调测试、第二右手与下肢协调测试；其中，
4.如权利要求3所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述上位机设计的反应能力的测试范式包括右手左右反应测试、右手前后反应测试、左手前后反应测试、脚舵转动反应测试；其中，
5.如权利要求3所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述上位机控制所述显示模块显示检测目标物和预设轨迹，当检测目标物刚接触预设轨迹开
6.如权利要求5所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述检测目标物为检测球，所述预设轨迹为圆圈，所述特征值包括偏心误差、内外包络圆、圆度、完成时间。
7.如权利要求5所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述上位机控制所述显示模块显示检测目标物和方向指示灯，当方向指示灯亮起以后，采集检测目标物位置信息，若超过阈值，则记录当前时间，计算记录的当前时间与方向指示灯出现时间差作为评价指标。
8.如权利要求7所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述检测目标物为检测球，所述方向指示灯为箭头指示灯。
9.如权利要求7所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述上位机根据肢体协调能力测试数据和反应能力测试数据进行心理运动评估包括对获取的协调能力、反应能力测试数据采用Z-score进行无量纲标准化处理，并对两个维度不同的测试范式分配对应的权重，得到综合评分。
10.如权利要求4所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述上位机在肢体协调能力的测试范式对应的操作方向上施加负载，所述负载包括恒定负载、激励负载和函数负载，所述上位机响应于用户请求修改所述负载的参数；
...【技术特征摘要】
1.具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：包括六自由度平台、上下肢交互设备、上位机、显示模块；其中，
2.如权利要求1所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述控制杆包括操纵杆、油门和脚舵，所述操纵杆控制前后/左右2个自由度，所述油门控制前后1个自由度，所述脚舵控制转动1个自由度。
3.如权利要求2所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述上位机设计的肢体协调能力的测试范式包括第一左右手协调测试、第二左右手协调测试、左手与下肢协调测试、第一右手与下肢协调测试、第二右手与下肢协调测试；其中，
4.如权利要求3所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述上位机设计的反应能力的测试范式包括右手左右反应测试、右手前后反应测试、左手前后反应测试、脚舵转动反应测试；其中，
5.如权利要求3所述的具有环境模拟功能的神经肌肉协调能力评估及训练系统，其特征在于：所述上位机控制所述显示模块显示检测目标物和预设轨迹，当检测目标物刚接触预设轨迹开始，采集检测目标物位置信息，初始接触点高亮，当运动完预设路径后，计算沿着预设轨迹的特征值作为评价指标。
6.如权利要求5所述的具...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡黎明，钟君，成贤锴，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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