CN111415565B - 一种康复模拟人肌张力等级的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种康复模拟人肌张力等级的实现方法，包括以下步骤：在上位机界面输入活动角度范围数据，通过上位机界面肌张力等级窗口输入肌张力等级；肌张力等级控制程序中接收到肌张力等级的指令，根据设定的分级标准调用肌张力等级对应的那部分程序，并通过伺服控制器控制电机动作，控制模拟人模拟骨骼件关节的活动；程序的执行实时读取角度数据，并根据读取角度数据实时调整伺服控制器的输入电流值，实现控制电机输出不同的力矩值，配合模拟人结构部分。本方案通过总结分析康复医学中肌张力分级的理论基础，结合模拟人结构，通过对电机的控制，实现不同等级下的肌张力规律，满足康复教学中对康复教具具备肌张力效果的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种领域，具体是一种康复模拟人肌张力等级的实现方法。
背景技术
康复学科的发展及国家对康复养老方向的重视，催生出对康复类专业人才专业化培养提出更标准，更规范，更严格的要求，产生对康复学科对标准智能化的康复教具的新需求,智能化的康复教具需要具备模拟出病人病症特征，其中肌张力评测就是康复中非常重要的评测内容。
传统康复教学，实践教学部分由学生来模拟病人，教师通过对模拟病人的学生进行模拟康复，正常人很难模拟出康复病人的肢体痉挛和僵硬程度，学生获得针对患者实际操作经验少，教学效果缓慢。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：传统康复教学，实践教学部分由学生来模拟病人，教师通过对模拟病人的学生进行模拟康复，正常人很难模拟出康复病人的肢体痉挛和僵硬程度，学生获得针对患者实际操作经验少，教学效果缓慢。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种康复模拟人肌张力等级的实现方法，包括以下步骤：
1)在上位机界面输入活动角度范围数据，通过上位机界面肌张力等级窗口输入肌张力等级；
2)肌张力等级控制程序中接收到肌张力等级的指令，根据设定的分级标准调用肌张力等级对应的那部分程序，并通过伺服控制器控制电机动作，控制模拟人模拟骨骼件关节的活动，模拟出肌肉收缩带动骨骼间关节活动；
3)程序的执行实时读取角度数据，并根据读取角度数据实时调整伺服控制器的输入电流值，实现控制电机输出不同的力矩值，配合模拟人结构部分。
作为本发明进一步的方案：所述分级标准为Ashworth分级标准，将肌张力分成0级、1级、1+级、2级、3级和4级。
作为本发明再进一步的方案：肌张力0级时，程序的执行时给伺服控制器输入固定电流值A，在输入的角度范围数据条件下，让电机保持输出力矩值一致。
作为本发明再进一步的方案：肌张力1级时，读取的角度数据在输入的角度范围数据前90％范围内给伺服控制器输入电流值B1，读取的角度数据在输入的角度范围数据后10％范围内给伺服控制器输入电流值大于B1的值B2，实现控制电机输出不同的力矩值，配合模拟人结构部分，实现1级肌张力在活动末端实现出现明显阻力的情况。
作为本发明再进一步的方案：肌张力1+级时，读取的角度数据在输入的角度范围数据前50％范围内给伺服控制器输入电流值C1，读取的角度数据在输入的角度范围数据后50％范围内给电机电流值大于C1的值C2，实现控制电机输出不同的力矩值，配合模拟人结构部分，实现1+级肌张力在活动前50％范围内轻度增加，后50％范围内明显卡顿的情况。
作为本发明再进一步的方案：肌张力2级时，程序的执行是给伺服控制器输入固定电流值D，D值大于C2值，在输入的角度范围数据条件下，让电机保持输出力矩值一致，实现2级肌张力在全活动范围内位置较大阻力的情况。
作为本发明再进一步的方案：肌张力3级时，程序的执行是给伺服控制器输入固定电流值E，E值大于D值，在输入的角度范围数据条件下，让电机保持输出力矩值一致，实现3级肌张力在全活动范围内位置更大阻力的情况。
作为本发明再进一步的方案：肌张力4级时，程序的执行是给伺服控制器输入固定电流值F，F值大于E值，在输入的角度范围数据条件下，根据角度传感器采集的实时角度数据让电机保持输出力矩值一致，实现4级肌张力在全活动范围内位置大阻力，不能活动的情况。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本方案通过总结分析康复医学中肌张力分级的理论基础，结合模拟人结构，通过对电机的控制，实现不同等级下的肌张力规律，满足康复教学中对康复教具具备肌张力效果的目的。
附图说明
图1为实施例中康复模拟人肌张力实现方法的原理图。
图2为实施例中康复模拟人肌张力实现系统的原理图。
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，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1，包括以下步骤：
1)在上位机界面输入活动角度范围数据，通过上位机界面肌张力等级窗口输入肌张力等级；
2)肌张力等级控制程序中接收到肌张力等级的指令，根据设定的分级标准调用肌张力等级对应的那部分程序，并通过伺服控制器控制电机动作，控制模拟人模拟骨骼件关节的活动，模拟出肌肉收缩带动骨骼间关节活动；
3)程序的执行实时读取角度数据，并根据读取角度数据实时调整伺服控制器的输入电流值，实现控制电机输出不同的力矩值，配合模拟人结构部分。
具体实现过程是：肌张力0级的时候，在上位机界面输入活动角度范围数据，通过上位机界面肌张力等级窗口输入数字0，肌张力等级控制程序中接收到肌张力等级0的指令，调用肌张力等级是0的那部分程序，程序的执行是给伺服控制器输入固定电流值A，在输入的角度范围数据条件下，根据角度传感器采集的实时角度数据让电机保持输出力矩值一致；
肌张力1级的时候，在上位机界面输入活动角度范围数据，通过上位机界面肌张力等级窗口输入数字1，肌张力等级控制程序中接收到肌张力等级1的指令，调用肌张力等级是1的那部分程序，程序的执行实时读取角度数据，读取的数据在输入的角度范围数据前90％范围内给伺服控制器输入电流值B1，读取的数据在输入的角度范围数据后10％范围内给电机电流值大于B1的值B2，实现控制电机输出不同的力矩值，配合模拟人结构部分，实现1级肌张力在活动末端实现出现明显阻力的情况；
肌张力1+级的时候，在上位机界面输入活动角度范围数据，通过上位机界面肌张力等级窗口输入数字1+，肌张力等级控制程序中接收到肌张力等级1+的指令，调用肌张力等级是1+的那部分程序，程序的执行实时读取角度数据，读取的数据在输入的角度范围数据前50％范围内给伺服控制器输入电流值C1，读取的数据在输入的角度范围数据后50％范围内给电机电流值大于C1的值C2，实现控制电机输出不同的力矩值，配合模拟人结构部分，实现1+级肌张力在活动前50％范围内轻度增加，后50％范围内明显卡顿的情况；
肌张力2级的时候，在上位机界面输入活动角度范围数据，通过上位机界面肌张力等级窗口输入数字2，肌张力等级控制程序中接收到肌张力等级2的指令，调用肌张力等级是2的那部分程序，程序的执行是给伺服控制器输入固定电流值D，D值大于C2值，在输入的角度范围数据条件下，根据角度传感器采集的实时角度数据让电机保持输出力矩值一致，实现2级肌张力在全活动范围内位置较大阻力的情况；
肌张力3级的时候，在上位机界面输入活动角度范围数据，通过上位机界面肌张力等级窗口输入数字3，肌张力等级控制程序中接收到肌张力等级3的指令，调用肌张力等级是3的那部分程序，程序的执行是给伺服控制器输入固定电流值E，E值大于D值，在输入的角度范围数据条件下，根据角度传感器采集的实时角度数据让电机保持输出力矩值一致，实现3级肌张力在全活动范围内位置更大阻力的情况；
肌张力4级的时候，在上位机界面输入活动角度范围数据，通过上位机界面肌张力等级窗口输入数字4，肌张力等级控制程序中接收到肌张力等级4的指令，调用肌张力等级是4的那部分程序，程序的执行是给伺服控制器输入固定电流值F，F值大于E值，在输入的角度范围数据条件下，根据角度传感器采集的实时角度数据让电机保持输出力矩值一致，实现4级肌张力在全活动范围内位置大阻力，不能活动的情况。
本发明的工作原理是：需要说明的是，我们所描述的肌张力症状包含6种不同的表现，根据不同的表现对应不同的级别，根据Ashworth分级标准，分成0级、1级、1+级、2级、3级和4级，根据Ashworth分级标准，其中0级肌张力表现正常的肌张力；1级肌张力表现肌张力略微增加，在关节活动范围末端呈现最小的阻力，或出现突然卡主和突然释放；1+级肌张力表现轻度增加，在关节活动后50％范围内出现突然卡住，然后在后50％范围内均呈现最小阻力；2级肌张力表现明显增加，通过关节活动范围的大部分时，肌张力均较明显地增加，但受累部分扔能较容易地被移动；3级肌张力表现严重增加，被动活动困难；4级肌张力表现僵直，受累部分被动屈伸时呈现僵直状态，不能活动。
请参阅图2，该康复模拟人肌张力实现方法采用的系统包括核心控制单元、动力单元、反馈单元和执行机构。其中执行机构是指模拟骨骼和关节的结构部分，反馈单元是指安装在模拟关节和骨骼部分的角度传感器，动力单元是指安装在结构中的电机，核心控制单元是指实现在控制器中的控制程序。
当特定肌张力等级设定后，操作者活动执行机构，由核心控制单元根据采集到的角度传感器的数据根据设定的控制策略控制动力单元电机输出不同的扭矩，带动执行机构活动，模拟出人体特定的肌张力症状。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种康复模拟人肌张力等级的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在上位机界面输入活动角度范围数据，通过上位机界面肌张力等级窗口输入肌张力等级；
2)肌张力等级控制程序中接收到肌张力等级的指令，根据设定的分级标准调用肌张力等级对应的那部分程序，并通过伺服控制器控制电机动作，控制模拟人模拟骨骼件关节的活动，模拟出肌肉收缩带动骨骼间关节活动；
3)程序的执行实时读取角度数据，并根据读取角度数据实时调整伺服控制器的输入电流值，实现控制电机输出不同的力矩值，配合模拟人结构部分；
所述分级标准为Ashworth分级标准，将肌张力分成0级、1级、1+级、2级、3级和4级；
肌张力0级时，程序的执行时给伺服控制器输入固定电流值A，在输入的角度范围数据条件下，让电机保持输出力矩值一致；
肌张力1级时，读取的角度数据在输入的角度范围数据前90％范围内给伺服控制器输入电流值B1，读取的角度数据在输入的角度范围数据后10％范围内给伺服控制器输入电流值大于B1的值B2，实现控制电机输出不同的力矩值，配合模拟人结构部分，实现1级肌张力在活动末端实现出现明显阻力的情况。
2.根据权利要求1所述的康复模拟人肌张力等级的实现方法，其特征在于，肌张力1+级时，读取的角度数据在输入的角度范围数据前50％范围内给伺服控制器输入电流值C1，读取的角度数据在输入的角度范围数据后50％范围内给电机电流值大于C1的值C2，实现控制电机输出不同的力矩值，配合模拟人结构部分，实现1+级肌张力在活动前50％范围内轻度增加，后50％范围内明显卡顿的情况。
3.根据权利要求2所述的康复模拟人肌张力等级的实现方法，其特征在于，肌张力2级时，程序的执行是给伺服控制器输入固定电流值D，D值大于C2值，在输入的角度范围数据条件下，让电机保持输出力矩值一致，实现2级肌张力在全活动范围内位置较大阻力的情况。
4.根据权利要求3所述的康复模拟人肌张力等级的实现方法，其特征在于，肌张力3级时，程序的执行是给伺服控制器输入固定电流值E，E值大于D值，在输入的角度范围数据条件下，让电机保持输出力矩值一致，实现3级肌张力在全活动范围内位置更大阻力的情况。
5.根据权利要求4所述的康复模拟人肌张力等级的实现方法，其特征在于，肌张力4级时，程序的执行是给伺服控制器输入固定电流值F，F值大于E值，在输入的角度范围数据条件下，根据角度传感器采集的实时角度数据让电机保持输出力矩值一致，实现4级肌张力在全活动范围内位置大阻力，不能活动的情况。
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