CN109692457A - 一种虚拟现实康复训练系统及控制方法 - Google Patents

一种虚拟现实康复训练系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种虚拟现实康复训练系统及控制方法，涉及康复训练系统领域，包括智能训练设备、VR头盔、中央控制器、触摸显示屏和语音交互模块，所述智能训练设备、所述VR头盔、所述触摸显示屏和所述语音交互模块均与所述中央控制器电连接。本发明不仅能够帮助患者进行每日康复训练，而且通过虚拟游戏的方式提高患者对康复训练的积极性，使康复训练者喜欢进行每日康复训练，同时使看护人员能够精确掌握患者每日进行康复训练的次数，以及每次动作的标准程度，非常适合用于患者进行虚拟现实康复训练。

Description

一种虚拟现实康复训练系统及控制方法
技术领域
本发明涉及康复训练系统领域，特别涉及一种虚拟现实康复训练系统及控制方法。
背景技术
康复训练是康复医学的一个重要手段,主要是通过训练这种方法使病人患肢恢复正常的自理功能，用训练的方法尽可能的使残疾者生理和心理的康复,达到治疗效果。
目前，现有的康复训练手段一般是通过治疗师采用手法操作，或者辅助一些简单的训练器材，即通过被动运动、辅助运动、主动运动和阻抗运动等来达到恢复肌肉运动功能的目的，但是这种训练过程，动作重复、单调、枯燥，很容易使患者产生厌烦情绪，从而抵触进行康复训练，所以，就需要一种虚拟现实康复训练系统及控制方法。
发明内容
本发明实施例提供了一种虚拟现实康复训练系统及控制方法，用以解决现有技术中存在的问题。
一种虚拟现实康复训练系统及控制方法，包括智能训练设备、VR头盔、中央控制器、触摸显示屏和语音交互模块，所述智能训练设备、所述VR头盔、所述触摸显示屏和所述语音交互模块均与所述中央控制器电连接；
所述智能训练设备包括踏板，所述踏板上方固定支杆，所述支杆顶端通过圆盘阻尼转轴转动连座板，所述座板上方一侧设置靠背，所述靠背两侧均设置扶手；
所述踏板上方一侧固定拉力传感器一，所述拉力传感器一通过拉力绳一连接脚环一，所述脚环一上安装加速度传感器一；所述踏板上方另一侧固定拉力传感器二，所述拉力传感器二通过拉力绳二连接脚环二，所述脚环二上安装加速度传感器二；所述座板一侧固定拉力传感器三，所述拉力传感器三通过拉力绳三连接手环一，所述手环一上安装加速度传感器三；所述座板另一侧固定拉力传感器四，所述拉力传感器四通过拉力绳四连接手环二，所述手环二上安装加速度传感器四；所述拉力传感器一、所述加速度传感器一、所述拉力传感器二、所述加速度传感器二、所述拉力传感器三、所述加速度传感器三、所述拉力传感器四、所述加速度传感器四均与所述中央控制器电连接。
较佳地，所述脚环一、所述脚环二、所述手环一和所述手环二均为松紧带环。
较佳地，所述中央控制器包括情景模拟模块、数据处理模块、动作评分模块和游戏闯关模块，所述情景模拟模块用于生成多种3D模拟场景并发送到所述VR头盔中进行显示；所述数据处理模块用于接收所述智能训练设备采集的数据后进行数据对比处理，并将数据对比处理的结果数据发送到所述动作评分模块；所述动作评分模块用于接收所述数据处理模块发送的数据对比处理的结果数据后进行评分处理，并将评分处理的结果数据发到所述触摸显示屏进行显示，同时将评分处理的结果数据发送到游戏闯关模块；所述游戏闯关模块用于设置多种类型的闯关游戏，并发送到所述VR头盔中进行显示，同时，根据所述动作评分模块发送的评分处理的结果数据判断是否闯关成功，闯关成功后解锁下一级。
较佳地，所述游戏闯关模块所述游戏闯关模块用于将所述拉力传感器一、所述拉力传感器二、所述拉力传感器三和所述拉力传感器四采集的拉力值与预先设定的拉力值进行对比，若超过预先设定的拉力值则闯关成功，否则闯关失败；以及用于将所述加速度传感器一、所述加速度传感器二、所述加速度传感器三和所述加速度传感器四采集的加速度值与预先设定的加速度值进行对比，若超过预先设定的加速度值则闯关成功，否则闯关失败。
较佳地，所述语音交互模块包括语音采集模块、语音处理模块和语音生成模块，所述语音采集模块用于采集语音命令数据并发送到所述语音处理模块，所述语音处理模块用于对所述语音采集模块发送的语音命令数据进行解析处理，并将解析处理的结果数据发送到所述中央控制器，所述中央控制器进行相应处理后将反馈结果数据发送到所述语音生成模块，所述语音生成模块用于生成合成语音并进行播放。
一种应用于上述虚拟现实康复训练系统的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、操作者穿戴VR头盔，并将双脚和双手分别放入脚环一、脚环二和手环一、手环二，坐在座板上，看护人员提前设置游戏动作次数和动作标准程度；
步骤二、开启触摸显示屏和VR头盔，并通过语音选择自己喜欢的游戏场景，开始闯关游戏；
步骤三、操作者开始根据游戏提示进行康复训练动作，多个传感器将采集到的信息发送到中央控制器，进行动作次数统计和动作标准程度判断，并将动作次数统计结果和动作标准程度判断结果发送到VR头盔和触摸显示屏进行显示；
步骤四、操作者完成每日康复训练动作，拆卸VR头盔以及脚环一、脚环二和手环一、手环二。
本发明有益效果：本发明不仅能够帮助患者进行每日康复训练，而且通过虚拟游戏的方式提高患者对康复训练的积极性，使康复训练者喜欢进行每日康复训练，同时使看护人员能够精确掌握患者每日进行康复训练的次数，以及每次动作的标准程度，非常适合用于患者进行虚拟现实康复训练。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种虚拟现实康复训练系统及控制方法的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种虚拟现实康复训练系统及控制方法的智能训练设备的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种虚拟现实康复训练系统及控制方法的中央控制器的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种虚拟现实康复训练系统及控制方法的中央控制器的语音交互模块的结构示意图。
附图标记说明：
1-踏板，2-支杆，3-圆盘阻尼转轴，4-座板，5-靠背，6-扶手，7-拉力传感器一，8-拉力绳一，9-脚环一，10-加速度传感器一，11-拉力传感器二，12-拉力绳二，13-脚环二，14-加速度传感器二，15-拉力传感器三，16-拉力绳三，17-手环一，18-加速度传感器三，19-拉力传感器四、20-拉力绳四，21-手环二，22-加速度传感器四。
具体实施方式
下面结合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、完整的描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参照图1-4，本发明提供了一种虚拟现实康复训练系统及控制方法，包括智能训练设备、VR头盔、中央控制器、触摸显示屏和语音交互模块，所述智能训练设备、所述VR头盔、所述触摸显示屏和所述语音交互模块均与所述中央控制器电连接；
所述语音交互模块包括语音采集模块、语音处理模块和语音生成模块，所述语音采集模块用于采集语音命令数据并发送到所述语音处理模块，所述语音处理模块用于对所述语音采集模块发送的语音命令数据进行解析处理，并将解析处理的结果数据发送到所述中央控制器，所述中央控制器进行相应处理后将反馈结果数据发送到所述语音生成模块，所述语音生成模块用于生成合成语音并进行播放，方便操作者通过语音对该系统进行控制。
所述智能训练设备包括踏板1，所述踏板1上方固定支杆2，所述支杆2顶端通过圆盘阻尼转轴3转动连座板4，所述座板4上方一侧设置靠背5，所述靠背5两侧均设置扶手6；
所述踏板1上方一侧固定拉力传感器一7，所述拉力传感器一7通过拉力绳一8连接脚环一9，所述脚环一9上安装加速度传感器一10；所述踏板1上方另一侧固定拉力传感器二11，所述拉力传感器二11通过拉力绳二12连接脚环二13，所述脚环二13上安装加速度传感器二14，方便操作者将脚放入脚环一9和脚环二13,然后人站在踏板上移动拉伸脚部，或者坐在座板上移动拉伸脚部，并脚部拉力和加速度数据传送到中央控制器。
所述座板4一侧固定拉力传感器三15，所述拉力传感器三15通过拉力绳三16连接手环一17，所述手环一17上安装加速度传感器三18；所述座板4另一侧固定拉力传感器四19，所述拉力传感器四19通过拉力绳四20连接手环二21，所述手环二21上安装加速度传感器四22，方便操作者将手放入手环一17和手环二21,然后人站在踏板上移动拉伸手部，或者坐在座板上移动拉伸手部，并手部拉力和加速度数据传送到中央控制器。
所述拉力传感器一7、所述加速度传感器一10、所述拉力传感器二11、所述加速度传感器二14、所述拉力传感器三15、所述加速度传感器三18、所述拉力传感器四19、所述加速度传感器四22均与所述中央控制器电连接。所述脚环一9、所述脚环二13、所述手环一17和所述手环二21均为松紧带环，方便将脚和手放入。
所述中央控制器包括情景模拟模块、数据处理模块、动作评分模块和游戏闯关模块，所述情景模拟模块用于生成多种3D模拟场景并发送到所述VR头盔中进行显示；所述数据处理模块用于接收所述智能训练设备采集的数据后进行数据对比处理，并将数据对比处理的结果数据发送到所述动作评分模块；所述动作评分模块用于接收所述数据处理模块发送的数据对比处理的结果数据后进行评分处理，并将评分处理的结果数据发到所述触摸显示屏进行显示，同时将评分处理的结果数据发送到游戏闯关模块；所述游戏闯关模块用于设置多种类型的闯关游戏，并发送到所述VR头盔中进行显示，同时，根据所述动作评分模块发送的评分处理的结果数据判断是否闯关成功，闯关成功后解锁下一级，同时每日进行游戏康复训练的时间也要进行提前设置，放置造作者沉溺游戏，过度训练。
所述游戏闯关模块所述游戏闯关模块用于将所述拉力传感器一7、所述拉力传感器二11、所述拉力传感器三15和所述拉力传感器四19采集的拉力值与预先设定的拉力值进行对比，若超过预先设定的拉力值则闯关成功，否则闯关失败；以及用于将所述加速度传感器一10、所述加速度传感器二14、所述加速度传感器三18和所述加速度传感器四22采集的加速度值与预先设定的加速度值进行对比，若超过预先设定的加速度值则闯关成功，否则闯关失败。
一种应用上述虚拟现实康复训练系统的控制方法，具体包括如下步骤：
步骤一、操作者穿戴VR头盔，并将双脚和双手分别放入脚环一9、脚环二13和手环一17、手环二21，坐在座板上，看护人员提前设置游戏动作次数和动作标准程度；
步骤二、开启触摸显示屏和VR头盔，并通过语音选择自己喜欢的游戏场景，开始闯关游戏；
步骤三、操作者开始根据游戏提示进行康复训练动作，多个传感器将采集到的信息发送到中央控制器，进行动作次数统计和动作标准程度判断，并将动作次数统计结果和动作标准程度判断结果发送到VR头盔和触摸显示屏进行显示；
步骤四、操作者完成每日康复训练动作，拆卸VR头盔以及脚环一9、脚环二13和手环一17、手环二21。
综上所述，本发明不仅能够帮助患者进行每日康复训练，而且通过虚拟游戏的方式提高患者对康复训练的积极性，使康复训练者喜欢进行每日康复训练，同时使看护人员能够精确掌握患者每日进行康复训练的次数，以及每次动作的标准程度，非常适合用于患者进行虚拟现实康复训练。
以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种虚拟现实康复训练系统，其特征在于，包括智能训练设备、VR头盔、中央控制器、触摸显示屏和语音交互模块，所述智能训练设备、所述VR头盔、所述触摸显示屏和所述语音交互模块均与所述中央控制器电连接；
所述智能训练设备包括踏板(1)，所述踏板(1)上方固定支杆(2)，所述支杆(2)顶端通过圆盘阻尼转轴(3)转动连座板(4)，所述座板(4)上方一侧设置靠背(5)，所述靠背(5)两侧均设置扶手(6)；
所述踏板(1)上方一侧固定拉力传感器一(7)，所述拉力传感器一(7)通过拉力绳一(8)连接脚环一(9)，所述脚环一(9)上安装加速度传感器一(10)；所述踏板(1)上方另一侧固定拉力传感器二(11)，所述拉力传感器二(11)通过拉力绳二(12)连接脚环二(13)，所述脚环二(13)上安装加速度传感器二(14)；所述座板(4)一侧固定拉力传感器三(15)，所述拉力传感器三(15)通过拉力绳三(16)连接手环一(17)，所述手环一(17)上安装加速度传感器三(18)；所述座板(4)另一侧固定拉力传感器四(19)，所述拉力传感器四(19)通过拉力绳四(20)连接手环二(21)，所述手环二(21)上安装加速度传感器四(22)；所述拉力传感器一(7)、所述加速度传感器一(10)、所述拉力传感器二(11)、所述加速度传感器二(14)、所述拉力传感器三(15)、所述加速度传感器三(18)、所述拉力传感器四(19)、所述加速度传感器四(22)均与所述中央控制器电连接。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脚环一(9)、所述脚环二(13)、所述手环一(17)和所述手环二(21)均为松紧带环。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央控制器包括情景模拟模块、数据处理模块、动作评分模块和游戏闯关模块，所述情景模拟模块用于生成多种3D模拟场景并发送到所述VR头盔中进行显示；所述数据处理模块用于接收所述智能训练设备采集的数据后进行数据对比处理，并将数据对比处理的结果数据发送到所述动作评分模块；所述动作评分模块用于接收所述数据处理模块发送的数据对比处理的结果数据后进行评分处理，并将评分处理的结果数据发到所述触摸显示屏进行显示，同时将评分处理的结果数据发送到游戏闯关模块；所述游戏闯关模块用于设置多种类型的闯关游戏，并发送到所述VR头盔中进行显示，同时，根据所述动作评分模块发送的评分处理的结果数据判断是否闯关成功，闯关成功后解锁下一级。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述游戏闯关模块用于将所述拉力传感器一(7)、所述拉力传感器二(11)、所述拉力传感器三(15)和所述拉力传感器四(19)采集的拉力值与预先设定的拉力值进行对比，若超过预先设定的拉力值则闯关成功，否则闯关失败；以及用于将所述加速度传感器一(10)、所述加速度传感器二(14)、所述加速度传感器三(18)和所述加速度传感器四(22)采集的加速度值与预先设定的加速度值进行对比，若超过预先设定的加速度值则闯关成功，否则闯关失败。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述语音交互模块包括语音采集模块、语音处理模块和语音生成模块，所述语音采集模块用于采集语音命令数据并发送到所述语音处理模块，所述语音处理模块用于对所述语音采集模块发送的语音命令数据进行解析处理，并将解析处理的结果数据发送到所述中央控制器，所述中央控制器进行相应处理后将反馈结果数据发送到所述语音生成模块，所述语音生成模块用于生成合成语音并进行播放。
6.一种应用于权利要求1的虚拟现实康复训练系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、操作者穿戴VR头盔，并将双脚和双手分别放入脚环一(9)、脚环二(13)和手环一(17)、手环二(21)，坐在座板上，看护人员提前设置游戏动作次数和动作标准程度；
步骤二、开启触摸显示屏和VR头盔，并通过语音选择自己喜欢的游戏场景，开始闯关游戏；
步骤三、操作者开始根据游戏提示进行康复训练动作，多个传感器将采集到的信息发送到中央控制器，进行动作次数统计和动作标准程度判断，并将动作次数统计结果和动作标准程度判断结果发送到VR头盔和触摸显示屏进行显示；
步骤四、操作者完成每日康复训练动作，拆卸VR头盔以及脚环一(9)、脚环二(13)和手环一(17)、手环二(21)。
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