CN108938379A - 一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于自闭症康复技术领域，具体涉及一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，包括远程服务器，以及与远程服务器通信的智能头盔、智能手套、人体穿戴套件和医生终端；智能头盔、智能手套和人体穿戴套件用于采集患者行为信息，并将患者行为信息反馈给远程服务器，远程服务器用于根据患者行为信息和患者历史档案分析患者的行为和情绪，并控制智能手套和人体穿戴套件对患者进行振动按摩，控制智能头盔播放语音和VR图像，从而对患者进行引导治疗和康复训练。通过实时采集的患者行为信息和患者历史档案对患者进行分析，从而对患者进行引导治疗和康复训练，相比于传统的人为治疗，提高了治疗效率，得到更好的治疗效果。

Description

一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统
技术领域
本发明属于自闭症康复技术领域，具体涉及一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统。
背景技术
自闭症，又称孤独症，是发病于儿童早期的、以社交沟通障碍和局限兴趣及刻板行为为两大核心症状的精神发育障碍。全球现有自闭症患者3500万，其中40％是儿童，中国自闭症患儿数达100多万。社交沟通障碍作为自闭症的核心障碍之一，不仅会对社会适应行为有很大的影响，也会导致自闭症个体无法很好的融入学校、家庭、社区，进而影响到个体的生活质量，因此，社交沟通障碍的康复训练对于自闭症患者来说十分重要。
目前治疗自闭症的措施大多是人为治疗，由于自闭症患者本身就不善于与人沟通，很难准确的了解自闭症患者的行为和情绪。且人为治疗与医生的个人水平有很大关系，医生的水平参差不齐，治疗效果往往不是很理想。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，通过实时采集的患者行为信息和患者历史档案对患者进行分析，从而对患者进行引导治疗和康复训练，相比于传统的人为治疗，提高了治疗效率，得到更好的治疗效果。
本发明提供了一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，包括智能头盔、智能手套、人体穿戴套件、医生终端和远程服务器，所述智能头盔、智能手套、人体穿戴套件、医生终端分别与远程服务器通信；
智能头盔、智能手套和人体穿戴套件用于采集患者行为信息，并将患者行为信息反馈给远程服务器，远程服务器用于根据患者行为信息和患者历史档案分析患者的行为和情绪，并控制智能手套和人体穿戴套件对患者进行振动按摩，控制智能头盔播放语音和VR图像，从而通过振动按摩、语音、VR图像平复患者情绪，对患者进行引导治疗和康复训练。
优选地，所述智能头盔穿戴在患者头部，所述智能头盔上设有脑电波传感器、声音采集装置、语音播放装置、VR视频播放装置、头盔控制器，所述声音采集装置、声音播放装置、VR视频播放装置分别与头盔控制器电连接；
所述脑电波传感器用于采集患者脑电波信息；所述声音采集装置用于采集患者声音信息；所述语音播放装置用于播放语音；所述VR视频播放装置用于播放VR图像；所述头盔控制器用于将患者脑电波信息和患者声音信息发送给远程服务器，还用于接收远程服务器反馈的语音和VR图像；
所述智能手套穿戴在患者双手，所述智能手套上设有手部振动装置、加速度传感器、位于每个手指关节处的应变式传感器、位于手指侧面的压力传感器、静脉识别装置、以及手套控制器；所述手部振动装置、加速度传感器、应变式传感器、压力传感器、静脉识别装置分别与手套控制器电连接；
所述手部振动装置用于进行振动；所述加速度传感器用于采集手部动作信息；所述应变式传感器和压力传感器用于采集手指动作信息；所述静脉识别装置用于采集患者静脉信息；所述手套控制器用于将手部动作信息、手指动作信息和患者静脉信息发送给远程服务器，还用于接收远程服务器反馈的振动信息，并根据振动信息控制手部振动装置进行振动；
所述人体穿戴套件穿戴在患者身上，所述人体穿戴套件上设有温度传感器、脉搏传感器、呼吸传感器、血压传感器、重力传感器、定位装置、人体振动装置、设置在人体每个关节处的角度传感器、以及套件控制器，所述温度传感器、脉搏传感器、呼吸传感器、血压传感器、重力传感器、定位装置、人体振动装置、角度传感器分别与套件控制器电连接；
所述温度传感器用于采集患者体温；所述脉搏传感器用于采集患者心率；所述呼吸传感器用于采集患者呼吸频率；所述血压传感器用于采集患者血压；所述重力传感器和角度传感器用于采集人体运动信息；所述定位装置用于采集患者位置信息；所述人体振动装置用于进行振动；所述套件控制器用于将患者体温、患者心率、患者呼吸频率、患者血压、人体运动信息、患者位置信息发送给远程服务器，还用于接收远程服务器反馈的振动信息，并根据振动信息控制人体振动装置进行振动；
所述远程服务器用于根据患者脑电波信息、患者声音信息、手部动作信息、手指动作信息、患者体温、患者心率、患者呼吸频率、患者血压、人体动作信息、以及患者历史档案对患者的行为和情绪进行分析；根据分析发送振动信息给手部控制器和套件控制器，从而控制手部振动装置和人体振动装置进行振动按摩；根据分析发送语音和VR图像给智能头盔，从而控制语音播放装置播放语音和VR视频播放装置播放VR图像；通过振动按摩、语音、VR图像平复患者情绪，对患者进行引导治疗和康复训练；
所述远程服务器通过患者位置信息实时监控患者所在的地理位置；通过患者静脉信息对患者进行身份识别，根据身份识别的结果进行患者信息的存储；将患者声音信息发送给医生终端，实现患者与医生的对话。
优选地，所述声音采集装置采用麦克风，所述声音播放装置采用扬声器，所述VR视频播放装置采用3D显示屏。
优选地，所述静脉识别装置包括近红外LED灯和影像传感器。
优选地，所述手部振动装置和所述人体振动装置均采集振动电机。
优选地，所述定位装置包括采用GPS定位芯片。
优选地，还包括图像采集设备，所述图像采集设备用于采集患者的视频图像，并视频图像发送给远程服务器。
优选地，还包括患者数据库，所述患者数据库存储有每个患者的患者历史档案，还对智能头盔、智能手套、人体穿戴套件和图像采集设备实时采集的各种信息进行存储。
优选地，所述医生终端用于医生查看和监控患者情况，还用于医生与患者进行对话。
优选地，还包括用户终端，所述用户终端用于患者家人查看和监控患者情况。
本发明的有益效果为：通过实时采集的患者行为信息和患者历史档案对患者进行分析，从而对患者进行引导治疗和康复训练，相比于传统的人为治疗，提高了治疗效率，得到更好的治疗效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实施例中自闭症康复教育人机互动强化训练系统的结构图；
图2为本实施例中智能头盔的结构图；
图3为本实施例中智能手套的结构图；
图4为本实施例中人体穿戴套件的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
具体实现中，本发明实施例中描述的终端包括但不限于诸如具有触摸敏感表面(例如，触摸屏显示器和/或触摸板)的移动电话、膝上型计算机或平板计算机之类的其它便携式设备。还应当理解的是，在某些实施例中，所述设备并非便携式通信设备，而是具有触摸敏感表面(例如，触摸屏显示器和/或触摸板)的台式计算机。
实施例一：
本实施例提供了一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，如图1-图4所示，包括但不限于智能头盔、智能手套、人体穿戴套件、图像采集设备、医生终端、用户终端、患者数据库和远程服务器，所述智能头盔、智能手套、人体穿戴套件、图像采集设备、医生终端、用户终端、患者数据库分别与远程服务器通信；
智能头盔、智能手套和人体穿戴套件用于采集患者行为信息，并将患者行为信息反馈给远程服务器，远程服务器用于根据患者行为信息和患者历史档案分析患者的行为和情绪，并控制智能手套和人体穿戴套件对患者进行振动按摩，控制智能头盔播放语音和VR图像，从而通过振动按摩、语音、VR图像平复患者情绪，对患者进行引导治疗和康复训练。
其中，所述智能头盔上设有脑电波传感器、声音采集装置、语音播放装置、VR视频播放装置、头盔控制器，所述声音采集装置、声音播放装置、VR视频播放装置分别与头盔控制器电连接。
所述脑电波传感器用于采集患者脑电波信息；所述声音采集装置用于采集患者声音信息；所述语音播放装置用于播放语音；所述VR视频播放装置用于播放VR图像；所述头盔控制器用于将患者脑电波信息和患者声音信息发送给远程服务器，还用于接收远程服务器反馈的语音和VR图像。
本实施例的所述声音采集装置采用麦克风，所述声音播放装置采用扬声器，所述VR视频播放装置采用3D显示屏。智能头盔上还设有充电接口和头盔开关，充电接口和头盔开关分别与头盔控制器电连接，通过充电接口给智能头盔充电。在对患者进行康复训练时，将智能头盔穿戴在患者头部，带上后打开智能头盔开关，智能头盔开始工作。
其中，所述智能手套上设有手部振动装置、加速度传感器、位于每个手指关节处的应变式传感器、位于手指侧面的压力传感器、静脉识别装置、以及手套控制器；所述手部振动装置、加速度传感器、应变式传感器、压力传感器、静脉识别装置分别与手套控制器电连接；
所述手部振动装置用于进行振动；所述加速度传感器用于采集手部动作信息；所述应变式传感器和压力传感器用于采集手指动作信息；所述静脉识别装置用于采集患者静脉信息；所述手套控制器用于将手部动作信息、手指动作信息和患者静脉信息发送给远程服务器，还用于接收远程服务器反馈的振动信息，并根据振动信息控制手部振动装置进行振动。
本实施例中，智能手套上还设有充电接口和手套开关，充电接口和手套开关分别与手套控制器电连接，通过充电接口给智能手套充电。本实施例中，手部振动装置采用振动电机，设置于手背位置。一只手有十个手指关节，因此智能手套上设有十个应变式传感器，当戴着智能手套的人弯曲手指的时候，应变式传感器会受到拉伸，从而采集到手指弯曲信息。压力传感器设置于手指侧面，当两手指并拢时，压力传感器会采集到两手指并拢的指间压力信息，因此上述的手指动作信息包括了手指弯曲信息和指间压力信息。当人手挥动时，加速度传感器采集到手部动作信息。所述静脉识别装置包括近红外LED灯和影像传感器，近红外LED灯和影像传感器设置于同一手指的相对两侧，近红外LED灯在手指一方发射近红外线，透射手指，在手指另一方，影像传感器获取患者静脉图像，远程服务器将患者静脉图像与事先注册的手指静脉特征信息进行对比，从而通过患者静脉信息实现对患者的身份识别，确认患者身份后，远程服务器根据患者身份进行患者相关信息的存储。
其中，所述人体穿戴套件穿戴在患者身上，所述人体穿戴套件上设有温度传感器、脉搏传感器、呼吸传感器、血压传感器、重力传感器、定位装置、人体振动装置、设置在人体每个关节处的角度传感器、以及套件控制器，所述温度传感器、脉搏传感器、呼吸传感器、血压传感器、重力传感器、定位装置、人体振动装置、角度传感器分别与套件控制器电连接；所述人体穿戴套件上还设有用于充电的充电接口和用于开关的套件开关，所述充电接口和套件开关分别与套件控制器电连接。
所述温度传感器用于采集患者体温；所述脉搏传感器用于采集患者心率；所述呼吸传感器用于采集患者呼吸频率；所述血压传感器用于采集患者血压；所述重力传感器和角度传感器用于采集人体运动信息；所述定位装置用于采集患者位置信息；所述人体振动装置用于进行振动；所述套件控制器用于将患者体温、患者心率、患者呼吸频率、患者血压、人体运动信息、患者位置信息发送给远程服务器，还用于接收远程服务器反馈的振动信息，并根据振动信息控制人体振动装置进行振动。
本实施例中，人体穿戴套件如衣服和裤子一样穿戴在人体全身(除了头部、双手和双脚的部位)，脉搏传感器设置在手腕位置，呼吸传感器设置的胸部位置，血压传感器设置在手臂位置，角度传感器包括设置在两肩关节、两肘关节、两腕关节、两髋关节、两膝关节、两踝关节和颈关节的共十三个角度传感器。人体振动装置包括设置在人体不同位置的多个振动电机。所述定位装置包括采用GPS定位芯片或其中定位模块。
其中，所述图像采集设备包括若干摄像头，用于采集患者的视频图像，并视频图像发送给远程服务器。
本实施例中，智能头盔、智能手套、人体穿戴套件和图像采集设备用于采集患者行为信息，并将患者行为信息反馈给远程服务器，患者行为信息包括患者脑电波信息、患者声音信息、手部动作信息、手指动作信息、患者静脉信息、患者体温、患者心率、患者呼吸频率、患者血压、人体运动信息、患者位置信息、视频图像等。
所述远程服务器用于根据患者脑电波信息、患者声音信息、手部动作信息、手指动作信息、患者体温、患者心率、患者呼吸频率、患者血压、人体动作信息、以及患者历史档案对患者的行为和情绪进行分析；根据分析发送振动信息给手部控制器和套件控制器，从而控制手部振动装置和人体振动装置对患者进行振动按摩；根据分析发送语音和VR图像给智能头盔，从而控制语音播放装置播放语音和VR视频播放装置播放VR图像；从而实现通过振动按摩、语音、VR图像平复患者情绪，对患者进行引导治疗和康复训练。
所述远程服务器通过患者位置信息实时监控患者所在的地理位置，无论患者身处什么地方，只要定位装置处于开启的状态，医生和家人都能获得和了解患者的具体位置信息，以防走丢，更加安全，提高了使用者的户外安全性，使其家人或者亲属更加安心。通过患者静脉信息对患者进行身份识别，根据身份识别的结果进行患者信息的存储，确认患者身份后，对每次采集获取的患者行为信息存在到相应的患者历史档案中；远程服务器还将患者声音信息发送给医生终端，实现患者与医生的对话。
本实施例中，当采集的各个指标的某一项的单项值，或某几项通过加权算法得到的多项值，超过了预设的阈值时，可判断自闭症患者处于不良的情绪状态，不良的情绪例如激动、愤怒、悲伤等，患者在不良情绪下可能会握紧拳头、挥舞双臂、跌倒、大声吼叫等等。还可根据单项值或多项值超过阈值的大小来判断不良情绪的程度，不良情绪的程度分为较轻、轻度、中度、较重、重度五个等级。对于不同的等级有不同的引导训练方案，不同的等级匹配有相应的音乐、引导的语言、VR图像和振动程度。对患者做出分析判断后，远程服务器将发送相应的音乐、引导的语言和VR图像给智能头盔，进行播放，发送相应的振动信息给智能手套和人体穿戴套件，通过振动电机振动，分散患者的注意力，通过对患者身体进行按摩，使患者放松。
在患者情绪良好的情况下，结合医生对患者制定的治疗训练方案，通过引导的语言对自闭症患者进行心理疏导；播放适合自闭症患者的音乐、诗歌和歌唱等辅助教材，有利于加强自闭症患者的口语沟通和心理康复，可以是某一指定曲目的单曲循环播放，以达到加强记忆强化训练的效果，也可以是全部存储曲目的顺序播放，根据患者的具体情况来选择和实施；用音乐、诗歌和歌唱等各种方式进行针对性的反复训练，激发自闭症患者的潜能，转移自闭症患者的注意力，改善他们的自闭状态，提高自闭症患者的智力，使自闭症儿童能正常的回归社会。在患者情绪良好的情况下，播放VR视频，通过视频与语音相结合的方式进行教学，例如简单的数学加减法、物理学知识等。
其中，所述患者数据库存储有每个患者的患者历史档案，还对智能头盔、智能手套、人体穿戴套件和图像采集设备实时采集的各种信息进行存储。患者历史档案包括患者姓名、年龄、家人信息、患病历史、康复治疗记录等等。
其中，所述医生终端用于医生查看和监控患者情况，还用于医生与患者进行对话。所述用户终端用于患者家人查看和监控患者情况。
综上所述，本实施例通过实时采集的患者行为信息和患者历史档案对患者进行分析，从而对患者进行引导治疗和康复训练，相比于传统的人为治疗，提高了治疗效率，得到更好的治疗效果。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的系统，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能描述了实施例的系统。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，其特征在于，包括智能头盔、智能手套、人体穿戴套件、医生终端和远程服务器，所述智能头盔、智能手套、人体穿戴套件、医生终端分别与远程服务器通信；
智能头盔、智能手套和人体穿戴套件用于采集患者行为信息，并将患者行为信息反馈给远程服务器，远程服务器用于根据患者行为信息和患者历史档案分析患者的行为和情绪，并控制智能手套和人体穿戴套件对患者进行振动按摩，控制智能头盔播放语音和VR图像，从而通过振动按摩、语音、VR图像平复患者情绪，对患者进行引导治疗和康复训练。
2.根据权利要求1所述的一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，其特征在于，所述智能头盔穿戴在患者头部，所述智能头盔上设有脑电波传感器、声音采集装置、语音播放装置、VR视频播放装置、头盔控制器，所述声音采集装置、声音播放装置、VR视频播放装置分别与头盔控制器电连接；
所述脑电波传感器用于采集患者脑电波信息；所述声音采集装置用于采集患者声音信息；所述语音播放装置用于播放语音；所述VR视频播放装置用于播放VR图像；所述头盔控制器用于将患者脑电波信息和患者声音信息发送给远程服务器，还用于接收远程服务器反馈的语音和VR图像；
所述智能手套穿戴在患者双手，所述智能手套上设有手部振动装置、加速度传感器、位于每个手指关节处的应变式传感器、位于手指侧面的压力传感器、静脉识别装置、以及手套控制器；所述手部振动装置、加速度传感器、应变式传感器、压力传感器、静脉识别装置分别与手套控制器电连接；
所述手部振动装置用于进行振动；所述加速度传感器用于采集手部动作信息；所述应变式传感器和压力传感器用于采集手指动作信息；所述静脉识别装置用于采集患者静脉信息；所述手套控制器用于将手部动作信息、手指动作信息和患者静脉信息发送给远程服务器，还用于接收远程服务器反馈的振动信息，并根据振动信息控制手部振动装置进行振动；
所述人体穿戴套件穿戴在患者身上，所述人体穿戴套件上设有温度传感器、脉搏传感器、呼吸传感器、血压传感器、重力传感器、定位装置、人体振动装置、设置在人体每个关节处的角度传感器、以及套件控制器，所述温度传感器、脉搏传感器、呼吸传感器、血压传感器、重力传感器、定位装置、人体振动装置、角度传感器分别与套件控制器电连接；
所述温度传感器用于采集患者体温；所述脉搏传感器用于采集患者心率；所述呼吸传感器用于采集患者呼吸频率；所述血压传感器用于采集患者血压；所述重力传感器和角度传感器用于采集人体运动信息；所述定位装置用于采集患者位置信息；所述人体振动装置用于进行振动；所述套件控制器用于将患者体温、患者心率、患者呼吸频率、患者血压、人体运动信息、患者位置信息发送给远程服务器，还用于接收远程服务器反馈的振动信息，并根据振动信息控制人体振动装置进行振动；
所述远程服务器用于根据患者脑电波信息、患者声音信息、手部动作信息、手指动作信息、患者体温、患者心率、患者呼吸频率、患者血压、人体动作信息、以及患者历史档案对患者的行为和情绪进行分析；根据分析发送振动信息给手部控制器和套件控制器，从而控制手部振动装置和人体振动装置进行振动按摩；根据分析发送语音和VR图像给智能头盔，从而控制语音播放装置播放语音和VR视频播放装置播放VR图像；通过振动按摩、语音、VR图像平复患者情绪，对患者进行引导治疗和康复训练；
所述远程服务器通过患者位置信息实时监控患者所在的地理位置；通过患者静脉信息对患者进行身份识别，根据身份识别的结果进行患者信息的存储；将患者声音信息发送给医生终端，实现患者与医生的对话。
3.根据权利要求2所述的一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，其特征在于，所述声音采集装置采用麦克风，所述声音播放装置采用扬声器，所述VR视频播放装置采用3D显示屏。
4.根据权利要求2所述的一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，其特征在于，所述静脉识别装置包括近红外LED灯和影像传感器。
5.根据权利要求2所述的一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，其特征在于，所述手部振动装置和所述人体振动装置均采集振动电机。
6.根据权利要求2所述的一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，其特征在于，所述定位装置包括采用GPS定位芯片。
7.根据权利要求2所述的一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，其特征在于，还包括图像采集设备，所述图像采集设备用于采集患者的视频图像，并视频图像发送给远程服务器。
8.根据权利要求7所述的一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，其特征在于，还包括患者数据库，所述患者数据库存储有每个患者的患者历史档案，还对智能头盔、智能手套、人体穿戴套件和图像采集设备实时采集的各种信息进行存储。
9.根据权利要求8所述的一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，其特征在于，所述医生终端用于医生查看和监控患者情况，还用于医生与患者进行对话。
10.根据权利要求9所述的一种自闭症康复教育人机互动强化训练系统，其特征在于，还包括用户终端，所述用户终端用于患者家人查看和监控患者情况。
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