CN103745638A - 一种按摩手法三维力学测定仪及其测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种按摩手法三维力学测定仪及其测定方法，该测定仪包括主控计算机和三维力测力台，主控计算机分别连接有数据采集系统、语音播放扬声器、分屏器以及键盘轨迹球；分屏器连接有显示器和输入输出接口端子，输入输出接口端子连接主控计算机；数据采集系统连接至信号变送器，信号变送器连接至三维力测力台上的三维力传感器。本发明采用先进的计算机传感器技术，对按摩人员各类按摩手法的力学特征进行参数测定，从而改变了传统按摩手法的学习模式；通过专家手法数学模型的综合分析，以及系统智能化的信息提示，帮助按摩人员学习掌握手法的基本操作和动作要领，从而达到训练按摩人员的手法水平，并考核按摩人员的专业技术水平。

Description

一种按摩手法三维力学测定仪及其测定方法

技术领域

本发明属于按摩设备技术领域，涉及一种推拿按摩教学及考核中使用的教具，尤其是一种按摩手法三维力学测定仪及其测定方法。

背景技术

推拿按摩依然是当前盲人就业的主要途径。随着人们生活水平的提高和健康意识的增强，推拿疗法越来越受到人们的重视，对于推拿按摩人才的需求也呈现前所未有的增长趋势，全国各地按摩培训机构及各医学院校也相继开展按摩的培养培训工作，全国推拿专业队伍迅速壮大，极大地推动了按摩保健事业的发展。但就目前看来，虽然表明看似一片繁荣，但其中依然存在许多问题，推拿按摩人员的水平普遍不高，素质参差不齐，推拿治疗的疗效不能突显等等问题，进而反映出推拿教学中存在的不足。

其中最主要的问题是手法没有量化标准。现在的课堂教学，在讲述操作手法时，仍然以文字叙述、口头描述并辅助以真实人体操作为主，不同的学习者理解和操作方式不同，造成最终产生的结果不同。而对于手法操作的要求本身，并没有一个量化的标准，不利于学习者学习和掌握。这样的教学方式，缺乏直观，定量的方法来反映各种手法的操作过程，对按摩教学的最终效果有很大的影响，达不到预期的目的。

其次，缺乏一个相对统一、客观的考核标准。目前操作手法的考评主要依靠目测法和体测法，它们分别依靠教师的观察和身体感受学生的手法，主观评定学生的手法技能水平。虽然方法简单易行，但是由于手法操作存在过程性的特征，一直以来，没有形成完整的客观化技能标准，使教师无法用较精确的客观数据描述学生手法技术，无法提供量化的评价报告，无法对学生技能训练提供修改和提高的量化建议。同时，也妨碍了推拿手法教学质量的控制，影响了课程的现代教学改革。因此，推拿手法学课程的技能考试一直成为课程进一步发展的瓶颈口。

再者，按摩手法教学仅仅靠课堂上的几十分钟是不够的，还需要更多的实际训练，将教学过程分为讲解、演示、训练，三个部分紧密结合才能让学生的技能得到快速提高，由此看来，建立衡量手法的量化标准，推动按摩手法教学数据化和考核规范化发展势在必行。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种按摩手法三维力学测定仪及其测定方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种按摩手法三维力学测定仪，包括主控计算机和三维力测力台，所述主控计算机分别连接有数据采集系统、语音播放扬声器、分屏器以及键盘轨迹球；所述分屏器连接有显示器和输入输出接口端子，所述输入输出接口端子还直接连接主控计算机；所述数据采集系统连接至信号变送器，所述信号变送器连接至三维力测力台上的三维力传感器。

进一步，上述三维力测力台上设置有四个三维力传感器。

进一步，以上测定仪还包括有底壳，在底壳上设置内稳定支架，所述内稳定支架的上端安装有三维力测力台，在内稳定支架的上端还设置有标定支架；在三维力测力台的上端设置有硅胶测力垫；在硅胶测力垫上方设置有上台面；上台面的一侧安装有显示器旋转支架框，显示器旋转支架框上通过显示器安装框安装显示器，且在显示器旋转支架框上还设置有用以安装摄像头的摄像头安装盒。

上述上台面通过内稳定支架固定，上台面在硅胶测力垫的正上方为镂空。在所述底壳与上台面之间，于内稳定支架周侧设置有前门、弧面角立柱、侧门。

本发明还提出一种对按摩手法量化的三维力学测定方法，包括以下步骤：

1）采集手法信息

从三维力传感器获取手法操作的原始数据信息，将数据保存在数据文件中，供后续数据分析使用；

2）数据预处理

对数据进行低通滤波处理和自适应的有效数据截取；

3）手法识别

建立手法识别模型，找出同类手法中所具有的共有特性，以及不同类手法之间的差异特性，建立按摩手法数据量化的统一标准，构建手法识别模型；

4）手法评定

（a）计算各种手法数据的特征参数值，并进行统计；

（b）依据统计规律初步确定各种手法特征参数值的合理范围；

（c）当手法各种参数值在合理范围内，确定成绩与参数值得映射关系；

（d）进行大量的测试以验证和校正参数范围和映射关系。

（e）制定评定规则，得出手法判定结果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明利用现代运动生物力学理论，采用先进的计算机传感器技术，使用机电一体化结构，对按摩人员各类按摩手法的力学特征进行参数测定，并进行量化分析和研究，从而改变了传统按摩手法的学习模式；通过专家手法数学模型的综合分析，以及系统智能化的信息提示，帮助按摩人员学习掌握手法的基本操作和动作要领，从而达到训练按摩人员的手法水平，并考核按摩人员的专业技术水平。

附图说明

图1本发明实例中所述系统结构图；

其中：1为显示器旋转支架框，2为上台面，3为硅胶测力垫，4为标定支架，5为三维力测力台，6为内稳定支架，7为底壳，8为前门，9为弧面角立柱，10为侧门，11为显示器安装框，12为摄像头安装盒。

图2本发明的系统框图；

图3为本发明信号处理流图；

图4为本发明实例中手法识别模块结构图；

图5为本发明实例中手法识别流程；

图6为本发明实例中手法识别算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图2：本发明的按摩手法三维力学测定仪，包括主控计算机和三维力测力台5，主控计算机分别连接有数据采集系统、语音播放扬声器、分屏器以及键盘轨迹球；分屏器连接有显示器和输入输出接口端子，输入输出接口端子还直接连接主控计算机；数据采集系统连接至信号变送器，信号变送器连接至三维力测力台上的三维力传感器。信号变送器是由传感器伺服电源提供电能。输入输出接口端子还连接有摄像头。在主控计算机上安装有三维力学测定仪操作软件。

另外，参见图1，本发明的按摩手法三维力学测定仪还包括有底壳7，在底壳7上设置内稳定支架6，所述内稳定支架6的上端安装有三维力测力台5，在内稳定支架6的上端还设置有标定支架4；在三维力测力台5的上端设置有硅胶测力垫3；在硅胶测力垫3上方设置有上台面2；上台面2的一侧安装有显示器旋转支架框1，显示器旋转支架框1上通过显示器安装框11安装显示器，且在显示器旋转支架框1上还设置有用以安装摄像头的摄像头安装盒。所述上台面2通过内稳定支架6固定，上台面2在硅胶测力垫3的正上方为镂空。所述底壳7与上台面2之间，于内稳定支架6周侧设置有前门8、弧面角立柱9、侧门10，用以将内稳定支架6包住，与底壳7和上台面2一起形成本发明的外壳。

在本发明的较佳实施例中，三维力测力台5上设置有四个三维力传感器。

本发明的按摩手法三维力学测定仪的工作过程如下：

当按摩操作者在三维力测力台5上的测力台面做手法动作时，三维力测力台5的四个三维力传感器将感知到的力学信号，通过传感器信号电缆传送到信号变送器进行处理，将滤波放大后的信号传送到数据采集系统，转换为相应的力学数据传送到主控计算机进行后续处理。从而得到相应手法的力学特征，时间特征等手法要素。

综上所述，本发明的按摩手法三维力学测定仪主要包括：操作台体（即如图1所示的结构特征），三维力测力台，主控计算机，数据采集系统，信号变送器，显示器以及按摩手法三维力学测定仪操作软件。操作台体是操作按摩手法的主体；三维力测力台是通过三维力传感器对施加在上平板上的力进行采集并输出到传感器信号变送器。经系统处理后可得到力的大小，方向，作用点等；主控计算机是支撑整个系统运行，进行数据处理分析，及数据输入和输出操作，完成按摩手法三维力学测定仪的所有功能；数据采集系统是对传感器信号变送器输出的信号进行采集，对传感器反应的力进行数字化，以便系统后续处理；信号变送器是对传感器输出的反应力的电信号进行前期处理，包括滤波，放大等，并对传感器提供高稳定伺服电源。显示器是负责整个系统的信息显示，人机交互。信号处理流图如图3。

本发明安装在主控计算机上的三维力学测定仪操作软件模块包括培训模块和考试模块；软件模块动态采集学员按摩手法三维力信息，实时显示按摩手法的运动轨迹。同时通过智能化语音提示手法操作要领，引导学员顺利的完成整个手法学习培训过程；另外，学员进行手法操作的同时，摄像头可以对动作过程全程录像，以备老师或考官查看；学习培训结束后，可通过软件模块对该学员手法操作进行综合测评，给出测评结果，进一步检验学员学习效果。

基于以上本发明的按摩手法三维力学测定仪，以下提出一种对按摩手法量化的三维力学测定方法。如图4所示，包括如下步骤：

（一）采集手法信息

从三维力传感器获取手法操作的原始数据信息，并根据一定的条件，对数据进行筛选后保存在数据文件中，供后续数据分析使用。

（二）数据预处理

在数据的预处理阶段，主要对数据进行低通滤波处理和自适应的有效数据截取。按摩数据的采集是通过按摩仪中三维力学传感器阵列获取，而传感器获取的信号往往伴随着各种噪声。为了抑制采集信号中的噪声，提高检测信号的信噪比，便于有效信息的提取，需要对传感器采集的信号进行预处理。实际中按摩手法操作的频率比较低，而且测量信号中的高频部分往往是干扰引起的噪声或者说我们不感兴趣的信号，因此在数据分析之前，须进行低通滤波。根据不同种类手法的特征，构造相应的低通滤波器。

手法数据采集是在一定时间内进行的，而由于开始或结束采集时手法操作可能不稳定、开始操作较晚、结束操作较早等原因，为了提高后续数据处理分析的效率、准确性和可靠性，需要对低通滤波后的数据进行自适应截取。自适应截取可以获得更加有效准确的按摩手法操作信号，而且截取的信号长度与具体采集的数据相适应的，所以截取长度是变化的。

（三）手法识别

建立手法识别模型，找出同类手法中所具有的共有特性，以及不同类手法之间的差异特性，建立按摩手法数据量化的统一标准，构建手法识别模型。如图5，将手法识别分为三个层次；（例如：摩擦类—推法—拇指推法）通过自上而下的逻辑设计最后实现对各种按摩手法的识别和辨认。

第一层：手法大类识别；区分各手法大类之间的差异。

第二层：手法大类内小类手法识别；区分大类手法内小类手法之间的差异。

第三层：手法小类内具体手法识别；区分具体手法的差异。

（四）获取手法特征参数

如图6，为了能够合理准确定量的评价按摩手法的优劣，需要寻找各种按摩手法的特征参数，主要从四个角度提取其特征参数，分别是幅值、频率或周期、相位和自定义参数等。信号的三大特征是幅度、频率和相位，因此首先从这三个方面寻找、定义各类手法的特征参数。通过对每种手法的处理、分析及统计，得到能够较全面描述各类手法的特征参数，

（五）手法评定

（a）计算各种手法数据的特征参数值，并进行统计；

（b）依据统计规律初步确定各种手法特征参数值的合理范围；

（c）当手法各种参数值在合理范围内，确定成绩与参数值得映射关系；

（d）进行大量的测试以验证和校正参数范围和映射关系。

制定评定规则，得出手法判定结果。

本发明具有如下特点：

1.动态采集按摩手法三维力信息，实时显示按摩手法运动轨迹。

2.强大的数据分析功能，实时显示手法操作参数数据，提示学员手法操作要点，帮助学员逐步完善手法操作。

3.按摩表面采用仿人体肌肤材料，手感光滑柔软舒适，仿真人体按摩部位模型。

4.真实可靠的专家数据库支持，为手法考核提供保障。

5.手法种类涵盖面广，具有可扩展性。

6.丰富的图形界面和智能化语音提示，引导用户轻松完成手法操作。

Claims (6)

1.一种按摩手法三维力学测定仪，其特征在于，包括主控计算机和三维力测力台（5），所述主控计算机分别连接有数据采集系统、语音播放扬声器、分屏器以及键盘轨迹球；所述分屏器连接有显示器和输入输出接口端子，所述输入输出接口端子还直接连接主控计算机；所述数据采集系统连接至信号变送器，所述信号变送器连接至三维力测力台上的三维力传感器。

2.根据权利要求1所述的按摩手法三维力学测定仪，其特征在于，所述三维力测力台（5）上设置有四个三维力传感器。

3.根据权利要求1所述的按摩手法三维力学测定仪，其特征在于，还包括有底壳（7），在底壳（7）上设置内稳定支架（6），所述内稳定支架（6）的上端安装有三维力测力台（5），在内稳定支架（6）的上端还设置有标定支架（4）；在三维力测力台（5）的上端设置有硅胶测力垫（3）；在硅胶测力垫（3）上方设置有上台面（2）；上台面（2）的一侧安装有显示器旋转支架框（1），显示器旋转支架框（1）上通过显示器安装框（11）安装显示器，且在显示器旋转支架框（1）上还设置有用以安装摄像头的摄像头安装盒。

4.根据权利要求3所述的按摩手法三维力学测定仪，其特征在于，所述上台面（2）通过内稳定支架（6）固定，上台面（2）在硅胶测力垫（3）的正上方为镂空。

5.根据权利要求4所述的按摩手法三维力学测定仪，其特征在于，在所述底壳（7）与上台面（2）之间，于内稳定支架（6）周侧设置有前门（8）、弧面角立柱（9）、侧门（10）。

6.一种对按摩手法量化的三维力学测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）采集手法信息

从三维力传感器获取手法操作的原始数据信息，将数据保存在数据文件中，供后续数据分析使用；

2）数据预处理

对数据进行低通滤波处理和自适应的有效数据截取；

3）手法识别

建立手法识别模型，找出同类手法中所具有的共有特性，以及不同类手法之间的差异特性，建立按摩手法数据量化的统一标准，构建手法识别模型；

4）手法评定

（a）计算各种手法数据的特征参数值，并进行统计；

（b）依据统计规律初步确定各种手法特征参数值的合理范围；

（c）当手法各种参数值在合理范围内，确定成绩与参数值得映射关系；

（d）进行大量的测试以验证和校正参数范围和映射关系；

（e）制定评定规则，得出手法判定结果。

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