CN109745055A - 智能康复训练梯检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明智能康复训练梯检测系统及检测方法，检测系统包括压电晶体力传感器、数据采集过滤芯片、通信模块及计算分析显示模块，压电晶体力传感器设置训练梯下表面，数据采集过滤芯片的输入端分别与各压电晶体力传感器连接，数据采集过滤芯片的输出端与通讯装置连接，通信模块与计算分析显示模块输入端连接。检测方法包括以下步骤：数据采集、数据过滤及传输、数据时间排序、左右脚上下梯数据区分、计算左右脚支撑时间、摆动时间、平均重力及平均速度、步态数据存储、在估界面查询评估结果。本发明能够辅助康复医师对康复训练者日常生活活动能力的评估工作，提升康复医师评估工作的客观性、科学性。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测系统，特别涉及一种智能康复训练梯检测系统及检测方法。
背景技术
目前的步态评估检测系统，是采用视觉技术，通过摄像头捕捉行走在规定区域内的运动参数，通过对原始数据的过滤、分析、计算得出受试人左右脚的步态情况。目前的步态系统较贴标记点式、穿戴式设备系统增加了一些简便性，基于摄像头的工作原理，康复医疗机构需要配备特定的环境才能实施检测工作，而且该项检测是单一的检测工作，没能与康复医疗机构已有的设备和评估工作很好地融合起来，减轻受试人疲于奔走各项检测的状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能康复训练梯检测系统及检测方法，系统直接获取康复训练者在能力训练过程中的运动参数，根据检测方法进行分析、计算得出训练过程中的步态情况，以辅助康复医师对康复训练者日常生活活动能力的评估工作，提升康复医师评估工作的客观性、科学性。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种智能康复训练梯检测系统，包括压电晶体力传感器、数据采集过滤芯片、通信模块及计算分析显示模块，压电晶体力传感器设置训练梯下表面，数据采集过滤芯片的输入端分别与各压电晶体力传感器连接，数据采集过滤芯片的输出端与通讯装置连接，通信模块包括TCP模块及路由器，TCP模块输入端与数据采集过滤芯片输出端连接，TCP模块输出端与路由器输入端连接，路由器输出端与计算分析显示模块输入端连接。
本发明为实现上述目的采用的另一技术方案是：一种采用上述智能康复训练梯检测系统的检测方法，包括以下步骤：（一）数据采集：通过压电晶体力传感器采集康复训练者踩踏训练梯的压力数据；（二）数据过滤及传输：通过数据采集过滤芯片过滤由压力模拟信号转为压力数字信号过程中的干扰值，通过RS232转以太网模块将压力值上传给通信模块，以太网转换模块做UDP，客户端通信模块做UDP服务端，实时将压力值及时间传入SQLServer数据库；（三）数据时间排序：计算分析显示模块将康复训练者在训练梯上训练时无序的数值按人体运动学规律进行排序，还原康复训练者在行走过程中数据产生的先后关系；（四）左右脚上下梯数据区分：计算分析显示模块将各种不同行走方式下产生的步态数据，依据压力平板的分布规律和人体运动学规律，分析计算出踩在压力平板上的脚是左脚或右脚，然后将计算分析的步态数据存储在数据库表中；（五）计算左右脚支撑时间、摆动时间、平均重力及平均速度：对区分好左右脚、上下梯和排序好的步态数据按照人体运动学的规律，把步态数据与支撑相、摆动相进行匹配，将左右脚支撑早期、支撑末期、摆动早期、摆动末期的时间进行分析计算，得出康复训练者的左右脚支撑时间、摆动时间、平均重力、平均速度及时间总和；（六）步态数据存储：将步骤（五）得到的数据存入数据库步态参数结果表；（七）在估界面查询评估结果：在计算分析显示模块的触摸屏输入康复训练者信息，读出数据库的步态数据，显示评估结果。
本发明为实现上述目的采用的进一步术方案是：步骤（七）中在估界面查询评估结果，通过柱状图展示康复训练者在测试过程中左右脚底部产生的各阶压力及趋势情况，通过曲线图展示各阶各步的脚底压力曲线，通过报告形式展示康复训练者左右脚上下楼梯的压力、支撑时间、摆动时间、速度差值及评估能力结果。
本发明智能康复训练梯检测系统及检测方法具有如下有益效果：结合康复医疗机构已有的评估工作和设备，在康复训练中能够自动采集训练数据，并进行分析、计算得出训练过程中的步态情况，以辅助康复医师对康复训练者日常生活活动能力的评估工作，提升康复医师评估工作的客观性、科学性，无需额外再专门开一项单独的检测工作，减小康复医疗机构设备的占地情况，同时也缓解康复训练者疲于奔走多项检测的状态。
下面结合附图和实施例对本发明智能康复训练梯检测系统作进一步的说明。
附图说明
图1是健康的正常人行走的步态周期图；
图2是训练梯的主视图；
图3是训练梯的府视图（图中的数字为训练梯的压力平板标识）；
图4是本发明智能康复训练梯检测系统的结构框图（图中仅显示部分压电晶体力传感器）；
图5是本发明智能康复训练梯检测系统的检测方法的流程图；
图6是采用本发明智能康复训练梯检测系统进行康复训练的流程图；
图7是发明智能康复训练梯检测系统的计算分析显示模块操作界面的示意图。
具体实施方式
如图4所示，本发明一种智能康复训练梯检测系统，包括压电晶体力传感器、数据采集过滤芯片、通信模块及计算分析显示模块，压电晶体力传感器设置训练梯下表面，数据采集过滤芯片是hx711 ad芯片，数据采集过滤芯片的输入端分别与各压电晶体力传感器连接，数据采集过滤芯片的输出端与通讯装置连接，通信模块包括TCP模块及路由器，TCP模块输入端与数据采集过滤芯片输出端连接，TCP模块输出端与路由器输入端连接，路由器输出端与计算分析显示模块输入端连接，计算分析显示模块是一台计算机。
本发明一种智能康复训练梯检测系统的检测方法，包括以下步骤：
（一）数据采集：通过压电晶体力传感器采集康复训练者踩踏训练梯的压力数据，读取上下梯训练过程中产生的运动参数。
（二）数据过滤及传输：通过数据采集过滤芯片过滤由压力模拟信号转为压力数字信号过程中的干扰值，通过RS232转以太网模块将压力值上传给通信模块，以太网转换模块做UDP（UDP 是User Datagram Protocol的简称， 中文名是用户数据报协议，是OSI（OpenSystem Interconnection，开放式系统互联） 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，IETF RFC 768是UDP的正式规范。），客户端通信模块做UDP服务端，实时将压力值（单位牛N）及时间（单位毫秒）传入SQL Server数据库。
（三）数据时间排序：计算分析显示模块将康复训练者在训练梯上训练时无序的数值按人体运动学规律进行排序，还原康复训练者在行走过程中数据产生的先后关系；由于在在人体行走的过程中，有时是双脚同时接触地面，有时是一脚接触一脚摆动，所以左右脚对楼梯产生的压力数值时间和顺序并发式，加上多传感器的并行工作取值，数值传入数据库是无序的，因此需要将无序的数值按人体运动学规律进行排序，还原康复训练者在行走过程中数据产生的先后关系。
（四）左右脚上下梯数据区分：计算分析显示模块将各种不同行走方式下产生的步态数据，依据压力平板的分布规律和人体运动学规律，分析计算出踩在压力平板上的脚是左脚或右脚，然后将计算分析的步态数据存储在数据库表中。由于在康复评估中，康复训练者上下楼梯过程中，可能会出现紧靠左侧或右侧行走，所以压电晶体力传感器的布置，是均匀地分布在训练梯的每个阶梯上，每阶梯三个压力平板，测力面积63×25cm，规定测试时，一个脚仅可踏踩一个测力平板，完全走上楼梯后，可按规定的行走方式，如121212、232323地行走方式，也可1223从一侧换另一侧行走，走法的组合方式很多，同一个压力平板存在左右踩到的可能，因此需要将各种不同行走方式下产生的步态数据，依据压力平板的分布规律和人体运动学规律，分析计算出踩在压力平板上的脚是左脚或右脚。
（五）计算左右脚支撑时间、摆动时间、平均重力及平均速度：对区分好左右脚、上下梯和排序好的步态数据按照人体运动学的规律，结合正常人行走的步态周期图1，把步态数据与支撑相、摆动相进行匹配，将左右脚支撑早期、支撑末期、摆动早期、摆动末期的时间进行分析计算，得出康复训练者的左右脚支撑时间、摆动时间、平均重力、平均速度及时间总和；
（六）步态数据存储：将步骤（五）得到的数据存入数据库步态参数结果表；
（七）在估界面查询评估结果：在计算分析显示模块的触摸屏输入康复训练者信息，读出数据库的步态数据，显示评估结果，步骤（七）中在估界面查询评估结果，通过柱状图展示康复训练者在测试过程中左右脚底部产生的各阶压力及趋势情况，通过曲线图展示各阶各步的脚底压力曲线，通过报告形式展示康复训练者左右脚上下楼梯的压力、支撑时间、摆动时间、速度差值及评估能力结果。
采用本发明一种智能康复训练梯检测系统的检测方法流程如图6所示，前可直接在计算分析显示模块的操作界面（如图7所示）注册康复训者的基本信息，注册账号后输入账号登录，在设置行走方式，如121212、232323地行走方式，康复训者在训练梯上行走训练，检测系统保存步态原始数据至收集表，按照检测方法步骤（三）（四）（五）计算步态数据保存至数据表中，即结束检测，需要查看检测结果可在图7所示的显示界面点击对应触摸屏位置即可，在估界面查询评估结果，通过柱状图展示康复训练者在测试过程中左右脚底部产生的各阶压力及趋势情况，通过曲线图展示各阶各步的脚底压力曲线，通过报告形式展示康复训练者左右脚上下楼梯的压力、支撑时间、摆动时间、速度差值及评估能力结果。
Claims (3)
1.一种智能康复训练梯检测系统，其特征在于，包括压电晶体力传感器、数据采集过滤芯片、通信模块及计算分析显示模块，压电晶体力传感器设置训练梯下表面，数据采集过滤芯片的输入端分别与各压电晶体力传感器连接，数据采集过滤芯片的输出端与通讯装置连接，通信模块包括TCP模块及路由器，TCP模块输入端与数据采集过滤芯片输出端连接，TCP模块输出端与路由器输入端连接，路由器输出端与计算分析显示模块输入端连接。
2.一种如权利要求1所述的智能康复训练梯检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：（一）数据采集：通过压电晶体力传感器采集康复训练者踩踏训练梯的压力数据；（二）数据过滤及传输：通过数据采集过滤芯片过滤由压力模拟信号转为压力数字信号过程中的干扰值，通过RS232转以太网模块将压力值上传给通信模块，以太网转换模块做UDP，客户端通信模块做UDP服务端，实时将压力值及时间传入SQL Server数据库；（三）数据时间排序：计算分析显示模块将康复训练者在训练梯上训练时无序的数值按人体运动学规律进行排序，还原康复训练者在行走过程中数据产生的先后关系；（四）左右脚上下梯数据区分：计算分析显示模块将各种不同行走方式下产生的步态数据，依据压力平板的分布规律和人体运动学规律，分析计算出踩在压力平板上的脚是左脚或右脚，然后将计算分析的步态数据存储在数据库表中；（五）计算左右脚支撑时间、摆动时间、平均重力及平均速度：对区分好左右脚、上下梯和排序好的步态数据按照人体运动学的规律，把步态数据与支撑相、摆动相进行匹配，将左右脚支撑早期、支撑末期、摆动早期、摆动末期的时间进行分析计算，得出康复训练者的左右脚支撑时间、摆动时间、平均重力、平均速度及时间总和；（六）步态数据存储：将步骤（五）得到的数据存入数据库步态参数结果表；（七）在估界面查询评估结果：在计算分析显示模块的触摸屏输入康复训练者信息，读出数据库的步态数据，显示评估结果。
3.如权利要求2所述的智能康复训练梯检测系统的检测方法，其特征在于，步骤（七）中在估界面查询评估结果，通过柱状图展示康复训练者在测试过程中左右脚底部产生的各阶压力及趋势情况，通过曲线图展示各阶各步的脚底压力曲线，通过报告形式展示康复训练者左右脚上下楼梯的压力、支撑时间、摆动时间、速度差值及评估能力结果。
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