减重式手脚协调趣味训练方法技术

本发明专利技术提供了一种减重式手脚协调趣味训练方法，该方法通过一套手脚协调康复趣味训练系统进行。该系统硬件包括训练床、手动控制装置，控制箱、主控计算机、患者用显示装置和主显示屏；训练床的倾斜角度可以调节，实现各种不同程度的背部支撑减重。训练床的一端设有左右脚踏板组件等下肢平衡训练机构；床架一侧设有手动控制装置，手动控制与下肢平衡训练结合实现手脚协调训练。患者显示装置主要实时显示游戏过程，实现游戏互动。主显示屏提供训练参数及静态姿势图，供医生参考。本发明专利技术的软件系统设有打飞机游戏软件，患者利用视觉、听觉反馈系统做游戏。该方法将手脚协调训练应用于下肢康复训练领域，有利于加快患者的康复。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种下肢平衡功能障碍患者的康复训练方法，尤其涉及一种减重式手 脚协调趣味训练方法。
技术介绍
据统计，我国脑血管病、帕金森病、颅脑外伤、脊髓损伤年发病率在逐年增加。这些 疾病和损伤会造成平衡功能障碍，乃至残疾。以目前存活的320 400万脑血管病重残患 者为例，平衡功能障碍是主要致残因素之一。多个循证医学证据表明，平衡功能练习是改善 功能障碍的重要方式。对于平衡功能障碍患者来说，运动协调能力训练可以改善神经系统募集运动单位 的机能能力，改善对抗肌之间及肌纤维之间的协调关系，提高肌肉收缩力量的效能，有利于 获得更高的训练效应，完成一定的操作技能。运动协调能力包括手-脚之间的协调能力。人 体在利用手脚进行有目的的相关操作过程中，手、脚动作与目测的信息进行匹配，匹配的准 确性、敏捷性、连贯性极大地依赖于人的协调能力，因此手脚协调能力训练意义重大。国内外平衡训练系统发展多年，下肢康复产品品种繁多，如=Ultracare和Biodex 平衡测试训练系统，但不足之处是训练功能单一，尤其缺乏手脚协调训练功能。目前康复功能训练产品的第二大缺点是训练趣味性不够，缺乏视觉、听觉反馈系 统，造成患者和康复仪器之间互动困难，容易使患者对长期的重复简单动作产生厌烦和抵 触情绪，无法激发患者训练的兴趣，影响康复进程。目前康复训练产品的第三大缺点是减重方式不合理，主要使用悬吊设备进行减重 训练。悬吊设备使用悬吊带向上牵引患者体重，需束缚患者躯干部，操作较繁琐，且易带来 患者不适，若要患者控制重心移动，尤为困难。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是为了解决上述问题，提供一种。为了达到上述目的，本专利技术在软硬件方面采用了以下技术方案设计一套减重式 手脚协调趣味训练装置和趣味训练软件。装置包括训练床、手动控制装置、控制箱、主控计 算机、患者用显示装置和主显示屏；训练床包括床座、床架和床板，床架安装在床座上并与床座可转动相连，在床架的 前端连接有左、右脚踏板组件，在左右脚踏板组件上分别设有左右足底压力传感装置，床架 一侧设有手动控制装置，在床架与床座之间设有床板角度调节机构，该床板角度调节机构 包含一台直线步进电机；控制箱内设有传感装置接口电路、手动控制装置信号处理电路和电机驱动模块。 传感装置接口电路与左右足底压力传感装置电信号相连，手动控制装置信号处理电路和手 动控制装置信号相连，电机驱动模块与床板角度调节机构中的直线步进电机电信号相连。 主控计算机设置在操作台上，主控计算机内设有数据采集模块和运动控制模块，数据采集模块与控制箱中的传感装置接口电路电信号相连，运动控制模块与控制箱中的电机驱动模 块电信号相连；主控计算机的串口与控制箱中的手动控制装置信号处理电路电信号相连。 患者用显示装置活动设置在训练床的旁边并与主控计算机电信号相连。主显示屏设置在操 作台上并与主控计算机电信号相连。所述的左、右脚踏板组件结构对称相同，各包括脚踏板支架、脚前端缓冲器、脚后 跟导向轴和脚踏板；脚踏板支架与床架固定相连；脚前端缓冲器和脚后跟导向轴分别连接 在脚踏板与脚踏板支架之间；在脚踏板周围设有足底压力传感装置，足底压力传感装置与 控制箱内的传感装置接口电路电信号相连。足底压力传感装置由贴有四根应变片的悬臂梁 组成，贴有四根应变片的悬臂梁插装在由脚踏板、脚踏板支架、脚前端缓冲器和脚后跟导向 轴组成的脚底受力部件内。所述的手动控制装置还包括固定支架、横杆、水平连杆、竖直连杆和支撑底座，固 定支架固定安装在床架的一侧，横杆活动套装在固定支架上可以上下升降和水平转动，水 平连杆与横杆套接相连可以水平伸缩，竖直连杆与水平连杆活动相连可以绕水平连杆沿竖 直方向转动，支撑底座与竖直连杆固定相连，所述的游戏操作柄安装在支撑底座上，在支撑 底座上还安装有游戏开始按键和游戏结束按键，游戏开始按键和游戏结束按键分别与控制 箱电信相连，并通过串口线连接到主控计算机。所述的训练床的床座上安装有多个万向调节脚轮，并相应设有多个用于调节脚轮 上下伸缩的调节机构。所述的训练床包括床板角度显示器，该床板角度显示器安装在床架上随床架一起 移动。减重式手脚协调康复趣味训练软件是一套打飞机游戏软件，软件包含功能训练模 块，功能训练模块包含测试查看模块。功能训练模块提供不同难度的虚拟现实的打飞机游 戏过程，测试查看模块专供医生查看和分析在游戏过程中左右脚对左右脚踏板的压力平均 值和各项静态姿势图参数。在趣味康复训练过程中，患者手脚并用进行击中敌机、躲避子弹 等相关操作，实现手、脚动作与目测的信息进行匹配。本专利技术减重式手脚协调康复趣味训练软件由主控计算机实现中心控制，由两个显 示屏进行显示。其中主显示屏放置在操作台上，供医护人员使用。患者用显示屏位于患者 训练时的前方，便于患者观察趣味训练图像和训练过程。所述的包括以下步骤a、让患者倾斜躺在训练床上，并让其左右脚分别踩在左右脚踏板上，使左右脚踏 板处于同一水平面上；b、根据患者的实际情况确定所需的减重重量，并通过调节训练床的倾斜角度以实 现该减重重量；C、让计算机进入功能训练模块的打飞机游戏软件，设定合适的游戏时间，让患者 根据我方战机的位置(人体重心投影)，实时调节双下肢用力中心位置，控制我方战机上下 左右方向移动，在合适位置歼灭敌机并躲避敌机的炮弹及避免与敌机相撞，同时用手控制 游戏操作柄选择武器类型并发射炮弹，打击敌机，训练成绩以击落敌机架数和拥有生命点 数评定。d、患者游戏过程中的重心投影的获取过程一般人体重心(center ofgratitude, COG)在第二骶骨前，重心投影指的是人体重心在脚踏板范围内的投影，又由于 人体处于站立平衡游戏过程中侧向力很小，因此人体重心投影位置测试原理就可以简化 为χ = (Fa+Fb-Fc-Fd) · L/Gy = (Fb+Fd-Fa-Fc) · M/G式中，L为四个足底压力传感装置的中心点在X轴上到传感装置的距离，M为四个 足底压力传感装置的中心点在Y轴上到传感装置的距离，G为减重后的患者人体的重量，F a>F b,F c,F D分别为四个足底压力传感装置的读数；所述的正常重心投影零位即四个足底 压力传感装置的中心点。e、患者游戏过程中的手部游戏信号的获取过程手动控制装置包含游戏操作柄和 两个按键，游戏操作柄用于选择并发射机关炮、导弹和散弹枪三种武器，两个按键分别控制 游戏开始、游戏结束。这些选择信号，通过信号线连到控制箱，经过手动控制装置信号处理 电路和接口电路模块，将手动操作柄等信号经串口连接线实时送主控计算机，患者所选择 武器类型和两个按键状态在界面上同步显示，便于医生观察了解。手脚协调打飞机趣味训练方法的具体设计过程是a、下肢训练活动点设计方法重心投影设定为一个活动点，活动点以我方战机图 片显示，初始位置在图像底部的中心，调节双脚用力，使重心投影上下左右移动，实现我方 战机位置在屏幕图象中实时移动，尽量躲避敌机的子弹和与敌机相撞，进行游戏。b、游戏难度设计方法游戏难度分为低级、中级和高级，难度等级由敌机的生成速 度和下降速度决定，同一种敌机设定有三种速度高速、低速和中速，下降速度越快，敌机发 射的炮弹越多，难度越大。在相同的难度级别中，小型白色、中型红白色、大型红色本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减重式手脚协调趣味训练方法，通过一套减重式手脚协调趣味训练系统进行，该系统包括训练床、手动控制装置、控制箱、主控计算机、患者用显示装置和主显示屏；训练床包括床座、床架和床板，床架安装在床座上并与床座可转动相连，在床架的前端连接有左、右脚踏板组件，在左右脚踏板组件上分别设有左右足底压力传感装置，床架一侧设有手动控制装置，在床架与床座之间设有床板角度调节机构；控制箱内设有传感装置接口电路、手动控制装置信号处理电路和电机驱动模块；传感装置接口电路与左右足底压力传感装置电信号相连，手动控制装置信号处理电路和手动控制装置信号相连，电机驱动模块与床板角度调节机构中的直线步进电机电信号相连；所述的手动控制装置包含手动游戏操作柄；其特征在于：所述的主控计算机内设有数据采集模块、运动控制模块、功能训练模块和测试查看模块；数据采集模块与控制箱内的传感装置接口电路和手动控制装置信号处理电路电信号相连，运动控制模块与控制箱内的电机驱动模块电信号相连，功能训练模块包含打飞机游戏软件；所述的减重式手脚协调趣味训练方法包括以下步骤：ａ、让患者倾斜躺在训练床上，并让其左右脚分别踩在左右脚踏板上，使左右脚踏板处于同一水平面上；ｂ、根据患者的实际情况确定所需的减重重量，并通过调节训练床的倾斜角度以实现该减重重量；ｃ、让计算机进入趣味功能训练模块的打飞机游戏软件，设定合适的游戏时间，让患者根据患者用显示装置上的打飞机游戏画面，控制左右下肢的用力，调节人体重心投影在屏幕上显示人体重心即我方战机位置，患者主动控制左右下肢的用力，移动我方战机位置以躲避敌机的炮弹并避免与敌机相撞，同时用手控制游戏操作柄选择武器类型并发射炮弹，打击敌机，训练成绩以击落敌机架数和拥有生命点数评定。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹任玲，徐秀林，赵展，刘颖，安美君，胡秀枋，薛晏旻，王红梅，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]