CN111054044A - 基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统 - Google Patents

基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，包括人机交互系统、数据采集系统和数据分析系统；所述人机交互系统包括实现对使用者进行不同的虚拟场景模拟的显示装置、用于使用者手部位置和显示装置无线连接的体感拳套；所述数据采集系统实现对使用者手部位置与显示装置之间进行数据进行采集传输；所述数据分析系统根据反馈的数据进行分析计算使用者训练的效果。本发明不受场地的限制，减少训练器材的投入，通过对训练时人员每次击打虚拟目标的反应时间、击打目标的精准度、击打指定目标的成功率等指标进行收集和分析，可以激发使用者训练热情，改善其运动和认知功能。

Description

基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统
技术领域
本发明涉及人体综合功能训练系统技术领域，尤其涉及基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统。
背景技术
人体综合功能训练是对特定的人群起到人体综合功能训练和恢复的作用，现有的用于训练人体综合功能的方法一般都是采用真实场景作为训练场地，其弊端是场地固定，训练形式单一，互动性弱等。而且针对不同的训练项目，需要有单独的训练场地和投入不同的训练器材，从而增加训练成本。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，本发明不受场地的限制，减少训练器材的投入，通过对训练时人员每次触碰的反应时间进行收集和分析，可以更合理的安排训练内容及训练时间，能对脑瘫患者的治疗起到显著的效果。
根据本发明实施例的一种基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，包括人机交互系统、数据采集系统和数据分析系统；
所述人机交互系统包括实现对使用者进行不同的虚拟场景模拟的显示装置、用于使用者手部位置和显示装置无线连接的体感拳套；
所述数据采集系统实现对使用者手部位置与显示装置之间进行数据进行采集传输；
所述数据分析系统根据反馈的数据进行分析计算使用者训练的效果。
优选地，所述体感拳套上安装有第一无线信号收发器。
优选地，对应所述第一无线信号收发器所述显示装置内安装有第二无线信号收发器。
优选地，所述显示装置与体感拳套之间通过第一无线信号收发器与第二无线信号收发器信号连接。
优选地，所述信号连接方式为蓝牙、4G和WIFI。
优选地，所述显示装置内安装有处理器。
优选地，所述人机交互系统、数据采集系统和数据分析系统通过处理器控制。
优选地，训练方法为：
S1：使用者佩戴体感拳套，面向显示屏幕，体感拳套与显示装置信号连接，进行第一阶段训练，显示装置会随机出现圆形的目标，使用者用双拳依次击打目标，处理器记录击打反应时间和击打精准度；打击结束后，目标消失，待显示装置再次出现目标时，使用者继续击打，当击打的次数达到预设次数时系统进入第二阶段。
S2：进入第二阶段训练后，使用者佩戴的装置和准备同前，不同的是显示装置上出现的圆形目标会缓慢线型移动，使用者用双拳依次击打目标，处理器记录击打反应时间和击打精准度；打击结束后，目标消失，待显示装置再次出现目标时，使用者继续击打，当击打的次数达到预设次数时系统进入第三阶段。
S3：进入第三阶段训练后，此时显示装置内会同时出现若干个不同颜色的圆形目标，其中一个是需要击打的颜色，使用者依次击打需要击打的颜色，处理器记录击打反应时间和击打精准度；打击结束后，目标消失，待显示装置再次出现目标时，使用者继续击打，当击打的次数达到预设次数时系统进入第四阶段；
S4：进入第四阶段训练后，此时显示装置内出现若干个带有数字的圆形目标，使用者找到指定的目标，用双拳依次击打，打击结束后，目标消失，待显示装置再次出现目标时，使用者继续击打，当击打的次数达到预设次数时系统关闭；
S5：处理器把第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段训练中得到的信息集中处理最后由显示装置显示出来，指导人员记录数据用来训练后的分析数据。
优选地，所述第一阶段、第二阶段和第三阶段训练中得到的信息为击打的次数、单次击打目标的反应时间、击打目标的精准度和击打指定目标的成功率。
优选地，所述使用者为脑瘫或偏瘫功能障碍患者、老年人群、健身爱好者和拳击运动员。
本发明中的有益效果是：本发明将虚拟场景与现代拳击训练相结合来达到对脑瘫患者进行人体综合功能训练的目的，使用者通过面向显示装置和佩戴体感拳套，根据点、线和面的模拟场景，来对使用者进行不同阶段的训练，本发明不受场地的限制，减少训练器材的投入，通过对训练时人员每次击打虚拟目标的反应时间、击打目标的精准度、击打指定目标的成功率等指标进行收集和分析，可以激发使用者训练热情，改善其运动和认知功能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统的训练流程图；
图2为本发明提出的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统中装置的结构示意图；
图3为本发明提出的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统中处理器的控制电路图；
图4为本发明提出的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统中无线信号收发器的电路图。
图中：1-显示装置、2-体感拳套、3-无线信号收发器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1-4，一种基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，包括人机交互系统、数据采集系统和数据分析系统；
人机交互系统包括实现对使用者进行不同的虚拟场景模拟的显示装置4、用于使用者手部位置和显示装置4无线连接的体感拳套2；
数据采集系统实现对使用者手部位置与显示装置4之间进行数据进行采集传输；
数据分析系统根据反馈的数据进行分析计算使用者训练的效果。
体感拳套2上安装有第一无线信号收发器3，对应第一无线信号收发器3显示装置4内安装有第二无线信号收发器3，显示装置4与体感拳套2之间通过第一无线信号收发器3与第二无线信号收发器3信号连接，信号连接方式为蓝牙、4G和WIFI，显示装置4内安装有处理器，人机交互系统、数据采集系统和数据分析系统通过处理器控制。
训练方法为：
S1：使用者佩戴体感拳套2，面向显示屏幕，体感拳套2与显示装置4信号连接，进行第一阶段训练，显示装置4会随机出现圆形的目标，使用者用双拳依次击打目标，处理器记录击打反应时间和击打精准度；打击结束后，目标消失，待显示装置4再次出现目标时，使用者继续击打，当击打的次数达到预设次数时系统进入第二阶段。
S2：进入第二阶段训练后，使用者佩戴的装置和准备同前，不同的是显示装置4上出现的圆形目标会缓慢线型移动，使用者用双拳依次击打目标，处理器记录击打反应时间和击打精准度；打击结束后，目标消失，待显示装置4再次出现目标时，使用者继续击打，当击打的次数达到预设次数时系统进入第三阶段。
S3：进入第三阶段训练后，此时显示装置4内会同时出现若干个不同颜色的圆形目标，其中一个是需要击打的颜色，使用者依次击打需要击打的颜色，处理器记录击打反应时间和击打精准度；打击结束后，目标消失，待显示装置4再次出现目标时，使用者继续击打，当击打的次数达到预设次数时系统进入第四阶段；
S4：进入第四阶段训练后，此时显示装置4内出现若干个带有数字的圆形目标，使用者找到指定的目标，用双拳依次击打，打击结束后，目标消失，待显示装置4再次出现目标时，使用者继续击打，当击打的次数达到预设次数时系统关闭；
S5：处理器把第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段训练中得到的信息集中处理最后由显示装置4显示出来，指导人员记录数据用来训练后的分析数据。
第一阶段、第二阶段和第三阶段训练中得到的信息为击打的次数、单次击打目标的反应时间、击打目标的精准度和击打指定目标的成功率。
使用者为脑瘫或偏瘫功能障碍患者、老年人群、健身爱好者和拳击运动员。
S1：使用者佩戴体感拳套2，面向显示屏幕分腿站立，无法站立者可选择坐位，双手举起做出拳击准备姿势，注意力集中，眼睛紧盯屏幕。体感拳套2与显示装置4信号连接，进行第一阶段训练，显示装置4会随机出现红色圆形的目标，使用者迅速用双拳依次击打目标，记录击打反应时间和击打精准度(依据射击比赛的规则给出环数)；打击结束后，目标消失，使用者重新进入准备状态，待显示装置4再次出现红色圆形目标时，使用者迅速击打。
S2：进入第二阶段训练后，使用者的装备和准备同前，不同的是显示装置4上出现的红色圆形目标会缓慢线型移动，使用者同样是迅速用双拳依次击打目标，记录击打反应时间和击打精准度。可以根据目标移动速度和路线设计调整训练难度。
S3：进入第三阶段训练后，此时显示装置4内会同时出现若干个圆形目标，其中一个是红色的，使用者迅速用双拳依次击打红色目标，记录击打反应时间和击打精准度。可以根据目标出现的多少和形式调整训练难度；
S4：进入第四阶段训练后，此时显示装置4内出现若干个带有数字的圆形目标，使用者迅速找到指定的目标，用双拳依次击打，记录击打反应时间和击打精准度。可以根据目标出现的多少和形式调整训练难度；
S5：处理器把第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段训练中得到的信息集中处理最后由显示装置4显示出来，指导人员记录数据用来训练后的分析数据。
本发明不受场地的限制，减少训练器材的投入，通过对训练时人员每次击打虚拟目标的反应时间、击打目标的精准度、击打指定目标的成功率等指标进行收集和分析，可以激发使用者训练热情，改善其运动和认知功能。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，其特征在于：包括人机交互系统、数据采集系统和数据分析系统；
所述人机交互系统包括实现对使用者进行不同的虚拟场景模拟的显示装置、用于使用者手部位置和显示装置无线连接的体感拳套；
所述数据采集系统实现对使用者手部位置与显示装置之间进行数据进行采集传输；
所述数据分析系统根据反馈的数据进行分析计算使用者训练的效果。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，其特征在于：所述体感拳套上安装有第一无线信号收发器。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，其特征在于：对应所述第一无线信号收发器所述显示装置内安装有第二无线信号收发器。
4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，其特征在于：所述显示装置与体感拳套之间通过第一无线信号收发器与第二无线信号收发器信号连接。
5.根据权利要求4所述的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，其特征在于：所述信号连接方式为蓝牙、4G和WIFI。
6.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，其特征在于：所述显示装置内安装有处理器。
7.根据权利要求6所述的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，其特征在于：所述人机交互系统、数据采集系统和数据分析系统通过处理器控制。
8.根据权利要求1-7所述的任意一项所述的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，其特征在于：训练方法为：
S1：使用者佩戴体感拳套，面向显示屏幕，体感拳套与显示装置信号连接，进行第一阶段训练，显示装置会随机出现圆形的目标，使用者用双拳依次击打目标，处理器记录击打反应时间和击打精准度；打击结束后，目标消失，待显示装置再次出现目标时，使用者继续击打，当击打的次数达到预设次数时系统进入第二阶段。
S2：进入第二阶段训练后，使用者佩戴的装置和准备同前，不同的是显示装置上出现的圆形目标会缓慢线型移动，使用者用双拳依次击打目标，处理器记录击打反应时间和击打精准度；打击结束后，目标消失，待显示装置再次出现目标时，使用者继续击打，当击打的次数达到预设次数时系统进入第三阶段。
S3：进入第三阶段训练后，此时显示装置内会同时出现若干个不同颜色的圆形目标，其中一个是需要击打的颜色，使用者依次击打需要击打的颜色，处理器记录击打反应时间和击打精准度；打击结束后，目标消失，待显示装置再次出现目标时，使用者继续击打，当击打的次数达到预设次数时系统进入第四阶段；
S4：进入第四阶段训练后，此时显示装置内出现若干个带有数字的圆形目标，使用者找到指定的目标，用双拳依次击打，打击结束后，目标消失，待显示装置再次出现目标时，使用者继续击打，当击打的次数达到预设次数时系统关闭；
S5：处理器把第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段训练中得到的信息集中处理最后由显示装置显示出来，指导人员记录数据用来训练后的分析数据。
9.根据权利要求8所述的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，其特征在于：所述第一阶段、第二阶段和第三阶段训练中得到的信息为击打的次数、单次击打目标的反应时间、击打目标的精准度和击打指定目标的成功率。
10.根据权利要求8所述的基于虚拟现实技术的人体综合功能训练系统，其特征在于：所述使用者为脑瘫或偏瘫功能障碍患者、老年人群、健身爱好者和拳击运动员。
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