自助式平衡与步态训练系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种自助式平衡与步态训练系统及方法，系统由训练感测板、上位机操作终端、网络交换机、无线九轴姿态测量组件、无线网络摄像机构成，训练感测板检测到的信号，以及无线九轴姿态测量组件、无线网络摄像机得到的信号分别通过网络交换机传输至上位机操作终端，受训对象根据操作终端软件（训练游戏）的引导完成平衡功能和步态的训练，最后生成训练报告。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人体运动参数测试设备领域，具体为一种。
技术介绍
目前国内一线康复医疗机构对于基于平衡和步态的康复训练和治疗主要依赖于康复治疗师的现场肢体语言引导和协助，这种传统的训练和治疗方法比较古老，随着中国工业的迅速发展和老龄化社会的加速，越来越无法满足社会发展的需求；虽然部分前瞻性的科研机构引进了国外的一些趣味性康复训练设备，但这些设备是作为一种研究和尝试， 与规模性的使用尚有一段距离。因此，传统的康复治疗师和国外新兴训练设备的训练方法存在以下缺点I、传统的康复训练是将训练对象当作病人，当训练对象较多或动作完成不规范时，康复治疗师难免出现不耐烦情绪，这种情况容易造成训练对象和康复治疗师的情绪对立，影响康复效果；同时训练动作难度大、重复、枯燥、乏味，较难引起重复训练的兴趣，影响康复训练的效果。2、国外训练设备(含软件)均为外文版本，训练对象在训练时无法离开康复治疗师的帮助(且一般康复治疗师都不易上手)，且训练流程复杂、训练功能单一、训练效果不佳。3、国外训练设备均是基于力传感器原理，不能对训练对象接触面的局部区域的动力学和运动学参数进行提取、表征和体现，因此无法进行局部微观区域的多目标跟踪和训练。4、训练对象在训练过程中无法获得自身姿态的实时反馈，不可及时纠正训练姿态。5、训练设备均应用于特定部位或姿态的训练，无法满足多部位多姿态训练的要求。6、软件系统的使用终端单一(目前只能运行在Windows操作系统上)，不便于携带。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，以解决现有技术康复训练设备存在的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为自助式平衡与步态训练系统，其特征在于包括有上位机操作终端、网络交换机、 多个供人体站立或平躺的训练感测板、佩戴在人体上的无线九轴姿态测量组件、多个分别从不同角度拍摄人体的无线网络摄像机，多个训练感测板沿平面一字排开并拼接为一体， 每个训练感测板由阵列式压强传感器感测单元、模拟信号采集处理单元、数字信号采集处理单元、数据集成转换单元构成，每个训练感测板中，阵列式压强传感器感测单元的输出端与模拟信号采集处理单元输入端连接，模拟信号采集处理单元输出端与数字信号采集处理单元输入端连接，数字信号采集处理单元输出端与数据集成转换单元输入端连接，多个训练感测板中的数据集成转换单元、无线九轴姿态测量组件、无线网络摄像机分别通过网络交换机与上位机操作终端通讯连接。所述的自助式平衡与步态训练系统，其特征在于每个训练感测板中，阵列式压强传感器感测单元由金属基板、多个呈阵列分布在金属基板上的接触式压阻传感器、覆盖在多个接触式压阻传感器上的柔性面膜构成，模拟信号采集处理单元、数字信号采集处理单元、数据集成转换单元亦分别设置在金属基板上。所述的自助式平衡与步态训练系统，其特征在于所述模拟信号采集处理单元由信号调理采集电路构成，所述数字信号采集处理单元由模数转换模块和噪声滤波器构成， 所述数据集成转换单元由数据收发模块构成。所述的自助式平衡与步态训练系统，其特征在于多个训练感测板中的数据集成转换单元分别以级联方式接入网络交换机，多个训练感测板、无线九轴姿态测量组件、无线网络摄像机分别通过网络交换机以Ethernet方式与上位机操作终端通讯连接，以实现单一训练、任意组合训练、一体化训练。所述无线网络摄像机为基于WIFI的无线网络摄像机，所述无线九轴姿态测量组件包括基于WIFI的无线三轴磁场计、基于WIFI的三轴加速度计和基于WIFI的三轴陀螺仪，上位机操作终端为普通PC机,或者是手机,或者是平板电脑,或者是触摸屏电脑,或者是电子白板。所述的自助式平衡与步态训练系统，其特征在于还包括配合使用的训练辅具，所述训练辅具由平衡球、平衡板、海绵垫、踏凳、跨凳，以及供最边上的一个训练感测板安装的可调节高度的坐凳构成。所述的自助式平衡与步态训练系统，其特征在于所述上位机操作终端中设置有评估软件，评估软件由信息管理模块、通讯接口模块、数据实时获取转换模块、数据仓库管理模块、数据提取分析模块、虚拟场景引导训练模块、训练计时打分模块、报表打印输出模块构成，其中信息管理模块管理训练对象个人信息和训练成绩的绑定关联；通讯接口模块用于建立训练感测板中数字信号采集处理单元、无线网络摄像机、 无线九轴姿态测量组件与上位机操作终端之间的通信约定和数据交换；数据实时获取转换模块实时获得从数字信号采集处理单元传送来的经校准计算后的训练感测板的压强数据、无线网络摄像机的反馈影像数据、无线九轴姿态测量组件的体位姿态数据；数据仓库管理模块存储训练对象的个人信息、训练时间、训练实时得分、训练步骤得分、训练阶段得分、训练总成绩；数据提取分析模块对基于平衡和步态参数的特征提取和分析；虚拟场景引导训练模块对多种姿态的平衡和步态的训练方法通过虚拟游戏场景、 语音、动画的方式引导提示用户完成训练；训练计时打分模块用于多种姿态的平衡和步态训练的实时计分、训练步骤计分、 训练阶段计分、训练总成绩计分及多次训练结果进行对比分析；报表打印输出模块用于对训练成绩和结果进行打印输出。5自助式平衡与步态训练方法，其特征在于训练对象按卧姿、躺坐转移、坐姿、坐站转移、站姿、站走转移、步行这七种姿态在在训练感测板上进行平衡功能和步态训练时，人体的背部、臀部或足底与紧固在金属基板上的接触式压阻传感器和柔性面膜进行充分接触使传感器受力，此时接触式压阻传感器透过柔性面膜感测到人体背部、臀部或足底与接触式压阻传感器的接触面压强的电压信号，该电压信号输出至模拟信号采集处理单元，经模拟信号采集处理单元解码、放大、阻抗、滤噪处理后，再输出至数字信号采集处理单元，经数字信号采集处理单元扫描驱动、A/D转换、数字信号滤噪、数据包整合，最后将整合后的数据包输出至数据集成转换单元，经数据集成转换单元接收、异常处理、校验、转发后与无线网络摄像机实时获取的高清影像数据、无线九轴姿态测量组件实时获取的体位姿态数据一并通过网络交换机以Ethernet通讯方式将数据包按十六进制数据格式约定传输至上位机操作终端；所述上位机操作终端中通讯接口模块按约定对数据包进行解包并将解包后的每个接触式压阻传感器原始电压值传递给数据实时获取转换模块，数据实时获取转换模块按先后顺序依次获得每个接触式压阻传感器的原始电压值与校准系数进行关联计算后，得出接触面上每个受力传感器的压强值、无线网络摄像机的影像数据、无线九轴姿态测量组件的姿态监测数据，数据仓库管理模块对每个接触式压阻传感器的位置和输出压强值、无线网络摄像机的影像数据、无线九轴姿态测量组件的姿态监测数据进行存取、赋值传递，数据提取分析模块依据受力传感器的位置和压强值进行单压力中心或多压力中心多参数的提取分析，提取分析后的数据与数据实时获取转换模块中的无线网络摄像机实时获取的高清反馈影像和无线九轴姿态测量组件实时获取的体位姿态数据一并同步传递给虚拟场景引导训练模块和训练计时打分模块，虚拟场景引导训练模块和训练计时打分模块根据各训练阶段目标控制参数的复杂性利用虚拟游戏场景和设定的训练目标依照语音、动画、计时要求的引导完成各种姿态体位的训练并得到训练过程的实时计分、训练步骤计分、训练阶段计分和训练总成绩计分及历次训练结果对比分析，进而形成全新的自助式平衡与步本文档来自技高网...

【技术保护点】
自助式平衡与步态训练系统，其特征在于：包括有上位机操作终端、网络交换机、多个供人体站立或平躺的训练感测板、佩戴在人体上的无线九轴姿态测量组件、多个分别从不同角度拍摄人体的无线网络摄像机，多个训练感测板沿平面一字排开并拼接为一体，每个训练感测板由阵列式压强传感器感测单元、模拟信号采集处理单元、数字信号采集处理单元、数据集成转换单元构成，每个训练感测板中，阵列式压强传感器感测单元的输出端与模拟信号采集处理单元输入端连接，模拟信号采集处理单元输出端与数字信号采集处理单元输入端连接，数字信号采集处理单元输出端与数据集成转换单元输入端连接，多个训练感测板中的数据集成转换单元、无线九轴姿态测量组件、无线网络摄像机分别通过网络交换机与上位机操作终端通讯连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋箭，庄建海，张伟，刘元标，黄澎，龙希文，
申请(专利权)人：安徽埃力智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：