CN113842290B - 踝关节训练系统、方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种踝关节训练系统、方法、设备及存储介质。系统包括踝关节机器人、眼动追踪设备和处理装置，其中，踝关节机器人包括脚部适配器和驱动装置，脚部适配器用于固定受试者的脚部，驱动装置具有输出轴，脚部适配器与输出轴连接，驱动装置能够通过驱动输出轴转动来带动脚部适配器转动；眼动追踪设备用于采集受试者在踝关节训练过程中的眼动数据，其中，在踝关节训练过程中，受试者的踝关节的运动轴线与输出轴的轴线同轴；处理装置与眼动追踪设备可通信地连接，用于基于眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态。对于患者的康复训练具有指导意义，从而有助于获得更好的康复效果。

Description

踝关节训练系统、方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体地，涉及一种踝关节训练系统、方法、设备及存储介质。

背景技术

在康复医学领域，通常存在踝关节运动障碍的患者，其眼动表现异常也会伴随出现。例如，脑卒中患者除外运动功能障碍以外，还表现出眼球活动及视觉追逐的异常，而且这种眼球活动异常在执行功能性活动时会影响患者的运动表现。此外，眼动变化情况还可作为改善运动意图检测的手段，最终影响患者的康复效果。

目前的踝关节机器人(或称足踝康复机器人)设计主要考虑了运动学、动力学、工作空间分析及运动仿真等，但很少将足踝康复机器人与眼动追踪技术有机结合。

发明内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，提供一种踝关节训练系统、方法、设备及存储介质。

根据本发明一个方面，提供一种踝关节训练系统，包括踝关节机器人、眼动追踪设备和处理装置，其中，踝关节机器人包括脚部适配器和驱动装置，脚部适配器用于固定受试者的脚部，驱动装置具有输出轴，脚部适配器与输出轴连接，驱动装置能够通过驱动输出轴转动来带动脚部适配器转动；眼动追踪设备用于采集受试者在踝关节训练过程中的眼动数据，其中，在踝关节训练过程中，受试者的踝关节的运动轴线与输出轴的轴线同轴；处理装置与眼动追踪设备可通信地连接，用于基于眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态。

示例性地，处理装置还与驱动装置可通信地连接，处理装置还用于控制驱动装置驱动输出轴转动。

示例性地，驱动装置包括驱动电机和与驱动电机连接的减速器，输出轴为减速器的输出轴，处理装置具体用于：当受试者的注意力状态满足预设条件时，调整驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动。

示例性地，处理装置具体用于：当受试者的注意力状态满足第一预设条件时，降低驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动，其中，第一预设条件包括：受试者的注视点无法在第一预设时间内稳定在第一目标位置，或者受试者的注视点的移动速度在第二预设时间内无法保持与受试者的踝关节的运动速度一致；和/或，当受试者的注意力状态满足第二预设条件时，提高驱动电机的转动速度，其中，第二预设条件包括：受试者的注视点在第三预设时间内稳定在第二目标位置，或者受试者的注视点的移动速度在第四预设时间内保持与受试者的踝关节的运动速度一致。

示例性地，踝关节训练系统还包括第一显示装置，第一显示装置在踝关节训练过程中固定在受试者的前方，第一显示装置用于显示眼动刺激信息。

示例性地，眼动刺激信息包括视频信息和/或图像信息。

示例性地，眼动刺激信息包括基于在踝关节训练过程中受试者的脚部的实时位置信息实时生成的、用于模拟受试者的踝关节运动的模拟视频信息。

示例性地，踝关节机器人还包括位置传感器，位置传感器固定在脚部适配器上，用于检测脚部适配器的转动角度以获得实时位置信息；处理装置分别与位置传感器和第一显示装置可通信地连接，用于接收位置传感器传输的实时位置信息，基于实时位置信息生成模拟视频信息，并将模拟视频信息传输至第一显示装置。

示例性地，驱动装置包括驱动电机、与驱动电机连接的减速器以及光电编码器，输出轴为减速器的输出轴，光电编码器与驱动电机同轴相连，用于检测驱动电机的转动角度以获得实时位置信息，处理装置分别与驱动装置和第一显示装置可通信地连接，用于接收驱动装置传输的实时位置信息，基于实时位置信息生成模拟视频信息，并将模拟视频信息传输至第一显示装置。

示例性地，眼动刺激信息是预设好的信息。

示例性地，处理装置与第一显示装置可通信地连接，处理装置还用于：对待显示的图像或视频帧进行缩放和/或裁剪，以将待显示的图像或视频帧的面积调整为与第一显示装置的整体显示面积成预设比例，预设比例落入[56％,64％]的范围内；控制缩放和/或裁剪后的图像或视频帧在第一显示装置的有效显示区域上显示，有效显示区域与第一显示装置的整体显示区域以屏幕正中心为重合位置重合。

示例性地，处理装置具体用于：从眼动数据中选择与落入有效显示区域内的注视点相关的有效眼动数据，并基于有效眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态。

示例性地，眼动追踪设备包括用于检测眼球运动的眼动检测模块，眼动检测模块设置在第一显示装置下方。

示例性地，踝关节训练系统还包括第一输入装置，用于接收关于目标兴趣区的设置指令；处理装置与第一输入装置连接，处理装置还用于基于设置指令确定目标兴趣区的位置，并基于眼动数据分析受试者的注视点落入目标兴趣区的时间和/或受试者的注视点落入目标兴趣区的时间在总训练时间中所占的比例。

示例性地，踝关节训练系统还包括第二输入装置，用于接收打标指令；处理装置与第二输入装置连接，处理装置还用于在自第二输入装置接收到打标指令时针对眼动数据打时间戳。

示例性地，踝关节训练系统还包括第二显示装置，与处理装置可通信地连接，处理装置还用于将关于受试者的注意力状态的状态信息传输至第二显示装置；第二显示装置用于显示状态信息。

示例性地，踝关节训练系统还包括输出装置，与处理装置可通信地连接，处理装置还用于在受试者的注意力状态不满足预设要求时，将提醒指令传输至输出装置；输出装置用于基于提醒指令输出提醒信息。

示例性地，处理装置与踝关节机器人集成在一起，眼动追踪设备与处理装置之间采用无线连接方式连接。

示例性地，眼动追踪设备包括底座、活动连接臂和眼动检测模块，眼动检测模块通过活动连接臂可移动地连接至底座，活动连接臂包括第一连接臂和第二连接臂，其中，第一连接臂的一端可枢转地连接至底座，第二连接臂可枢转地连接至第一连接臂的另一端。

示例性地，处理装置固定在第一连接臂上。

根据本发明另一方面，还提供一种踝关节训练方法，应用于上述踝关节训练装置，其中，踝关节训练方法包括：将受试者的脚部固定在脚部适配器上，使得受试者的踝关节的运动轴线与输出轴的轴线同轴；通过驱动装置驱动输出轴转动以带动脚部适配器转动或者通过受试者的脚部的主动运动带动脚部适配器转动，以进行受试者的踝关节训练；通过眼动追踪设备采集受试者在踝关节训练过程中的眼动数据；以及通过处理装置基于眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态。

根据本发明另一方面，还提供一种踝关节训练设备，包括处理器和存储器，其中，存储器中存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器运行时用于执行以下步骤：接收受试者在踝关节训练过程中的眼动数据；以及基于眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态。

根据本发明另一方面，还提供一种存储介质，在存储介质上存储了程序指令，程序指令在运行时用于执行以下步骤：接收受试者在踝关节训练过程中的眼动数据；以及基于眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态。

根据本发明实施例的踝关节训练系统、方法、设备及存储介质，可以采集并分析踝关节训练过程中的眼动数据以确定受试者在踝关节运动时的注意力状态，这样可以获知踝关节功能障碍患者的伴随性眼动表现异常，这对于患者的康复训练具有指导意义，从而有助于获得更好的康复效果。

在发明内容中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1示出根据本发明一个实施例的踝关节训练系统的示意图；

图2示出根据本发明一个实施例的踝关节训练系统的示意图；

图3示出根据本发明另一个实施例的踝关节训练系统的示意图；

图4示出根据本发明一个实施例的脚部适配器和位置传感器的示意图；

图5示出根据本发明一个实施例的脚部适配器和力矩传感器的示意图；

图6示出根据本发明一个实施例的踝关节训练方法的示意性流程图；以及

图7示出了根据本发明一个实施例的踝关节训练设备的示意性框图。

具体实施方式

在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本发明。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本发明的优选实施例，本发明可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”和“后”等指示方位或位置关系的术语均是相对于站立在该踝关节训练系统的周围观察者或受试者而言的，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于电和通信领域而言，可以是有线连接，也可以是无线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如上所述，目前在康复训练领域很少将足踝康复机器人与眼动追踪技术有机结合。因此，研发一套智能踝关节康复训练平台，在感知踝关节肌力、关节运动功能的同时记录眼动变化，以获知患者在踝关节训练中的注意力状态。通过注意力状态信息可以获知踝关节运动障碍患者的眼动表现异常情况，这对于患者的康复训练具有指导意义，从而有助于获得更好的康复效果。此外，该注意力状态信息可以进一步反馈给患者和/或踝关节机器人，进而通过主动或被动的方式调整患者的训练状态，以帮助患者重建踝关节良好的运动控制通道，这是康复工程学和康复医学领域的重要课题。

为了至少部分地解决上述技术问题，本发明实施例提供一种踝关节训练系统。根据本发明实施例，将踝关节康复训练与眼动追踪技术结合在一起，采集并分析受试者在踝关节训练过程中的眼动数据。

根据本发明一方面，提供一种踝关节训练系统。图1示出根据本发明一个实施例的踝关节训练系统100的示意图。如图1所示，踝关节训练系统100包括踝关节机器人110、眼动追踪设备120和处理装置130。

踝关节机器人110包括脚部适配器和驱动装置，脚部适配器用于固定受试者的脚部，驱动装置具有输出轴，脚部适配器与输出轴连接，驱动装置能够通过驱动输出轴转动来带动脚部适配器转动。

眼动追踪设备120用于采集受试者在踝关节训练过程中的眼动数据，其中，在踝关节训练过程中，受试者的踝关节的运动轴线与输出轴的轴线同轴。踝关节的运动轴线是踝关节运动时所围绕的中心线。受试者的踝关节的运动轴线与输出轴的轴线同轴，使得受试者的踝关节能够做出背伸动作和/或跖屈动作。

处理装置130与眼动追踪设备120可通信地连接，用于基于眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态。

本文所述受试者可以是任意人员，例如踝关节障碍患者等，本发明不对此进行限制。

在本发明实施例中，踝关节机器人110的具体组成结构可以不受限制，其可以采用任意结构和工作原理实现，只要其能够进行踝关节的康复训练即可。踝关节机器人110的脚部适配器固定受试者的脚部，且脚部适配器与驱动装置的输出轴固定在一起，可以随着输出轴转动，这样使得受试者的脚部也可以随着输出轴转动。当然，受试者的脚部可以做自主的主动运动，以带动脚部适配器转动。

示例性地，踝关节机器人110的工作模式可以包括：被动牵伸；主动训练；受控型关节活动。本领域技术人员可以理解上述模式的实现方式，不再赘述。

眼动追踪设备120可以采用任何现有或将来可能实现的眼动追踪设备实现，只要其能够采集受试者的眼动数据即可。示例性地，眼动追踪设备120可以包括眼动检测模块，眼动检测模块可以包括例如红外发射装置和红外摄像头。红外发射装置发射红外光，红外光照射到人眼部位，红外摄像头则采集眼动数据。图1示出的是带显示屏的眼动追踪设备，并且示出了设置在显示屏下方的眼动检测模块122，也就是说，眼动检测模块122可以与显示屏集成在一起。可以理解，图1所示仅为示例，本发明并不局限于图1所示形式。例如，眼动追踪设备120可以不包含显示屏，该显示屏可以独立于眼动追踪设备120设置或者从踝关节训练系统100中省略。

眼动追踪设备120设置在受试者的前方，该前方可以是指正前方也可以是向左或向右倾斜的前方，只需在踝关节训练时，受试者面部能够朝向眼动追踪设备120即可。例如，所述受试者的前方可以包括位于受试者的正中矢状面与某一特定面之间的空间范围，该特定面是与受试者的正中矢状面成预定夹角且与正中矢状面相交于受试者的垂直轴的面，所述预定夹角可以在[0°,x°]的范围内，x的值可以根据需要设定，例如是30、45、60等，并且x小于90。眼动追踪设备120设置在受试者的前方可以保证眼动数据采集的准确性与有效性。比较可取的是，眼动追踪设备120设置在受试者的正前方，这样方便受试者的头颈保持比较舒服的姿势。

处理装置130可以采用任何具有数据处理能力和/或指令执行能力的装置实现，包括但不限于个人计算机、服务器等电子设备，例如上位机。此外，处理装置130还可以采用中央处理单元(CPU)、微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列(FPGA)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元实现。

图1示出的是带显示屏的处理装置130，但是其仅为示例，处理装置130中的显示屏可以单独设置或者从踝关节训练系统100中省略。

处理装置130与眼动追踪设备120可以通过有线或无线连接方式连接，有线连接方式可以是诸如串口或并口数据线、网线、刺刀螺母接头(BNC)连接线等连接技术，无线连接方式可以是诸如wifi、蓝牙等连接技术。

处理装置130可以控制眼动追踪设备120工作，例如可以通过软件设计实现眼动追踪设备120的自启动服务。此外，处理装置130可以包括处理模块和存储模块，处理模块用于执行指令和/或处理数据，存储模块可以用于以任意合适的数据形式存储眼动数据，所述数据形式可以是诸如TXT，CSV等。

处理装置130可以包括一个或多个处理模块，在包括多个处理模块的情况下，不同处理模块可以用于执行不同的功能，且可以设置在不同的位置。例如，处理装置130可以包括第一处理模块，与踝关节机器人110集成在一起，用于控制踝关节机器人110的驱动电机的转动，并且，处理装置130还可以包括第二处理模块，设置在远程，用于通过互联网等方式接收并分析眼动数据。

根据本发明实施例的踝关节训练系统，可以采集并分析踝关节训练过程中的眼动数据以确定受试者在踝关节运动时的注意力状态，这样可以获知踝关节功能障碍患者的伴随性眼动表现异常，这对于患者的康复训练具有指导意义，从而有助于获得更好的康复效果。

根据本发明实施例，处理装置130还可以与驱动装置可通信地连接，处理装置130还用于控制驱动装置驱动输出轴转动。

可选地，处理装置130可以是独立于踝关节机器人110和眼动追踪设备120的装置。处理装置130可以设置在任意地点，采用任意硬件、软件、和/或固件实现。处理装置130可以与踝关节机器人110和眼动追踪设备120中任意一者通过有线或无线方式连接，其中无线方式是比较优选的。此外，可选地，处理装置130可以与踝关节机器人110或眼动追踪设备120集成在一起。例如，处理装置130可以是踝关节机器110人上用来控制驱动电机转动进而带动脚部适配器运动的装置。根据本实施例，无需额外添加单独的处理装置，这样可以节约硬件成本，提高设备集成度。

示例性地，驱动装置可以包括驱动电机和与驱动电机连接的减速器，输出轴为减速器的输出轴。

在一个示例中，驱动装置还可以包括电机控制模块，与驱动电机连接。处理装置130可以与电机控制模块可通信地连接，用于向电机控制模块发送控制指令，电机控制模块用于基于控制指令生成驱动电流并将驱动电流输出至驱动电机以控制驱动电机的运行。在另一个示例中，处理装置130可以与驱动电机直接连接，用于生成驱动电流并将驱动电流输出至驱动电机以控制驱动电机的运行。

根据本发明实施例，踝关节训练系统100还可以包括第一显示装置，第一显示装置在踝关节训练过程中固定在受试者的前方，第一显示装置用于显示眼动刺激信息。第一显示装置可以包括例如图1所示的眼动追踪设备120上的显示屏。

在保证训练的基础上，可采用不同的眼动刺激方式来测试受试者的眼动情况。示例性地，眼动刺激信息可以包括视频信息和/或图像信息。例如，视频信息可以包括任意动画短片、视频短片等。图像信息可以包括单一图像、以PPT形式播放的图像等。图像或视频可以是包含踝关节画面的图像或视频，也可以是包含其他内容的图像或视频。

通过第一显示装置显示眼动刺激信息的方案可以提高受试者的参与感和主动性。可选地，处理装置130还可以用于控制第一显示装置的运行，包括其开关机和所显示的内容等。

可选地，除视频信息和图像信息以外，眼动刺激可以采用其他方式实现。例如，可以使测试人员手持任意物品站立于受试者正前方，同时避开眼动追踪设备的扫描范围，并可以采用语音给受试者提供提示。

根据本发明实施例，所述眼动刺激信息可以是预设好的信息。例如，可以预先在处理装置130中存储好固定的视频和/或图像，当受试者需要训练时，可以自动播放这些固定的视频和/或图像。对于不同受试者来说，可以统一播放完全一致的视频和/或图像。可选地，也可以根据训练需求和/或受试者的个人情况从多组预先存储的视频和/或图像中有针对性地选择一组或多组视频和/或图像进行播放。这种方案所需的计算量小，对设备的要求比较低。

根据本发明实施例，眼动刺激信息可以包括基于在踝关节训练过程中受试者的脚部的实时位置信息实时生成的、用于模拟受试者的踝关节运动的模拟视频信息。

可以实时检测受试者的脚部的运动位置(或说踝关节的运动位置)，并基于该运动位置实时生成踝关节运动的模拟视频，并播放该视频作为刺激源。脚部的运动位置可以用转动角度表示。例如，受试者的脚部每次都从固定的起始位置开始转动，该固定的起始位置是受试者的踝关节置于中立位的位置，可以将此时的踝关节角度标记为0°。这样，受试者的脚部转动x°，则其到达的运动位置即为x°。也就是说，脚部的运动位置可以用绝对角度表示，也可以用相对的转动角度表示。

可选地，可以采用模拟的足踝部位或完整的模拟人物作为模拟视频中的形象。例如，可以在第一显示装置上显示模拟的人类足踝部位的形象，该足踝部位随着真实受试者的背伸和/或跖屈动作而实时做出相对应的背伸和/或跖屈动作。

此外，也可以采用其他任意运动形象作为模拟视频中的形象。例如，可以在第一显示装置上显示一个苹果或小球等形象，该苹果或小球随着受试者的踝关节的转动而上下运动。例如，受试者的踝关节做出背伸动作时苹果或小球向上运动，受试者的踝关节做出跖屈动作时苹果或小球向下运动，踝关节运动速度越快，苹果或小球上升或下降的速度也越快，反之则越慢。

通过实时生成并显示能够模拟受试者的踝关节运动的模拟视频信息，可以大大提高受试者的参与感，并可以使受试者即时获知踝关节的运动状态，这有助于重建踝关节的运动控制通道。

根据本发明实施例，踝关节机器人110还可以包括位置传感器，位置传感器固定在脚部适配器上，用于检测脚部适配器的转动角度以获得实时位置信息；处理装置130可以分别与位置传感器和第一显示装置可通信地连接，用于接收位置传感器传输的实时位置信息，基于实时位置信息生成模拟视频信息，并将模拟视频信息传输至第一显示装置。

在一个示例中，可以采用单独的位置传感器采集受试者脚部的位置信息，该位置传感器可以固定在踝关节机器人110的脚部适配上，随着脚部适配器一起运动，也就是随着脚部一起运动，进而可以检测脚部的运动位置。示例性地，位置传感器可以是9轴传感器。9轴传感器可以包括3轴加速度计、3轴陀螺仪、3轴磁力计，其可以检测自身的三个姿态角，即俯仰角、横滚角和偏航角。本领域技术人员可以理解9轴传感器的工作原理，本文不赘述。位置传感器固定在脚部适配器上，其检测到的角度变化可以视为脚部适配器的角度变化。同时，受试者的脚部固定在脚部适配器上，则脚部适配器的角度变化可以视为受试者的脚部的角度变化。因此，位置传感器可以检测受试者的脚部的运动位置。

根据本发明实施例，驱动装置可以包括驱动电机、与驱动电机连接的减速器以及光电编码器，输出轴为减速器的输出轴，光电编码器与驱动电机同轴相连，用于检测驱动电机的转动角度以获得实时位置信息，处理装置分别与驱动装置和第一显示装置可通信地连接，用于接收驱动装置传输的实时位置信息，基于实时位置信息生成模拟视频信息，并将模拟视频信息传输至第一显示装置。

在另一个示例中，可以采用与踝关节机器人110的驱动电机设置在一起的光电编码器采集实时位置信息。本领域技术人员可以理解光电编码器的设置方式和工作原理，本文不赘述。光电编码器可以检测驱动电机的转动角度，驱动电机的转动角度可以表示踝关节的转动角度，因此可以通过光电编码器检测所述实时位置信息。这种方案无需设置额外的位置信息采集装置，可以节约硬件成本。

示例性地，光电编码器可以与处理装置130通过有线或无线方式连接，并直接将实时位置信息传输至处理装置130。示例性地，光电编码器还可以与驱动装置的电机控制模块(参见上文描述)连接，通过电机控制模块间接将实时位置信息传输至处理装置130。

根据本发明实施例，处理装置130可以与第一显示装置可通信地连接，处理装置130还可以用于：对待显示的图像或视频帧进行缩放和/或裁剪，以将待显示的图像或视频帧的面积调整为与第一显示装置的整体显示面积成预设比例，预设比例落入[56％,64％]的范围内；控制缩放和/或裁剪后的图像或视频帧在第一显示装置的有效显示区域上显示，有效显示区域与第一显示装置的整体显示区域以屏幕正中心为重合位置重合。

通常位于屏幕边缘区域的图像或视频显示受限，采集该区域的注视点信息会降低眼动分析的准确性，因此可以仅将显示屏的部分中心区域作为有效显示区域来显示图像或视频，边缘部分不做显示。有效显示区域的面积(有效显示面积)占整体显示区域的面积(整体显示面积)的比例可以根据需要设定，例如，可以基于第一显示装置的显示屏的大小以及该显示屏与受试者间距确定。在一个示例中，该比例设定为预设比例，所述预设比例落入[56％,64％]的范围内。例如，在屏幕显示面积为1920*1080的显示屏上，取大小为1080*700的中心正方形区域为有效显示区域，有效显示区域和整体显示区域以屏幕正中心为重合位置重合。

根据本发明实施例，处理装置130具体可以用于：从眼动数据中选择与落入有效显示区域内的注视点相关的有效眼动数据，并基于有效眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态。

有效显示区域以外没有显示图像或视频，落入该区域内的注视点信息为无效信息，因此，可以从所采集的所有眼动信息中剔除该部分信息，基于剩余的信息(即有效眼动数据)分析受试者的注意力状态，这样可以提高眼动分析的准确性。

根据本发明实施例，驱动装置可以包括驱动电机和与驱动电机连接的减速器，输出轴为减速器的输出轴，处理装置130具体可以用于：当受试者的注意力状态满足预设条件时，调整驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动。

预设条件可以是任何合适的条件，其可以由测试人员预先根据需要设定好，本发明不对此进行限制。可以预先设定在受试者的注意力状态满足某些条件时，控制驱动电机做出相应的操作。也就是说，受试者的注视情况可以用于受试者的踝关节的运动控制，这可以视为一种反馈控制机制。这种反馈控制机制是一种自动化、智能化的控制机制，有利于保证受试者达到比较好的运动控制状态。

根据本发明实施例，处理装置130具体可以用于：当受试者的注意力状态满足第一预设条件时，降低驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动，其中，第一预设条件包括：受试者的注视点无法在第一预设时间内稳定在第一目标位置，或者受试者的注视点的移动速度在第二预设时间内无法保持与受试者的踝关节的运动速度一致；和/或，当受试者的注意力状态满足第二预设条件时，提高驱动电机的转动速度，其中，第二预设条件包括：受试者的注视点在第三预设时间内稳定在第二目标位置，或者受试者的注视点的移动速度在第四预设时间内保持与受试者的踝关节的运动速度一致。

第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预设时间中的任意两者可以相同或不同，它们可以指具有任意预设长度的时间段。第一目标位置和第二目标位置可以相同或不同。第一目标位置和第二目标位置中的任意一者可以是预先指定的位置，也可以是训练时受试者所实际注视的任一位置。第一目标位置和第二目标位置中的任意一者可以是一个或多个离散的点，也可以是一个连续的区域。

受试者的注视点在第一预设时间内稳定在第一目标位置可以是指：在第一预设时间内受试者的所有注视点的位置与第一目标位置之间的差距均小于第一差距阈值；或者，在第一预设时间内受试者的所有注视点的平均位置与第一目标位置之间的差距小于第二差距阈值；或者，在第一预设时间内受试者的所有注视点中特定注视点的数目小于第一数目阈值或者所述特定注视点与所有注视点之间的比例小于第一比例阈值，所述特定注视点是位置与第一目标位置之间的差距大于第三差距阈值的注视点。

受试者的注视点的移动速度在第二预设时间内保持与受试者的踝关节的运动速度一致，可以是指：在第二预设时间内受试者的注视点的移动速度与受试者的踝关节的运动速度之间的差距小于第四差距阈值。

类似地，受试者的注视点在第三预设时间内稳定在第二目标位置可以是指：在第三预设时间内受试者的所有注视点的位置与第二目标位置之间的差距均小于第五差距阈值；或者，在第三预设时间内受试者的所有注视点的平均位置与第二目标位置之间的差距小于第六差距阈值；或者，在第三预设时间内受试者的所有注视点中特定注视点的数目小于第二数目阈值或者所述特定注视点与所有注视点之间的比例小于第二比例阈值，所述特定注视点是位置与第二目标位置之间的差距大于第七差距阈值的注视点。

类似地，受试者的注视点的移动速度在第四预设时间内保持与受试者的踝关节的运动速度一致，可以是指：在第四预设时间内受试者的注视点的移动速度与受试者的踝关节的运动速度之间的差距小于第八差距阈值。

上述各种差距阈值、各种数目阈值、各种比例阈值均可以根据需要设定为任何合适的值。

在受试者进行踝关节训练时，可以根据需要设定不同的训练要求。在一个示例中，可以要求受试者通过主动或被动方式进行踝关节背伸或跖屈动作，同时要求受试者的视线落在某一位置并至少在一定时间内保持稳定。通过分析眼动数据，如果发现受试者的注视点很难稳定在某一固定位置，则可以控制驱动电机停止转动，或者可以降低驱动电机的转动速度。对于眼动表现异常比较严重的受试者来说，使其视线长时间稳定在某处是比较困难的，如果发现受试者达不到要求，可以考虑停止驱动电机的转动。当然，有时受试者可能会走神导致视线的不稳定，此时再继续训练也达不到预期的效果，可以考虑暂时停止驱动电机的转动，这种停止操作也可以一定程度上提醒受试者其注意力不够集中。可选地，还可以在发现受试者的视线无法在规定时间内保持稳定的情况下，适当降低驱动电机的转动速度直至受试者的视线稳定情况能够达到要求(即能够在第一预设时间内稳定在第一目标位置)为止，通过这种方式可以测试受试者能够在规定时间内保持视线稳定所能承受的最高转动速度。

还可以设定其他的训练要求，例如要求受试者的注视点的移动速度在第二预设时间内保持与受试者的踝关节运动速度一致。

示例性地，在眼动刺激信息包括模拟视频信息的实施例中，可以通过模拟视频信息指示受试者需要注视的位置，该位置为模拟视频信息中的模拟形象在运动过程中经过的位置。这样，由于模拟形象的运动速度与受试者的踝关节的运动速度一致，如果受试者的注视点的移动速度与模拟形象的运动速度一致，则受试者的注视点的移动速度与受试者的踝关节的运动速度一致。反之，如果受试者的注视点的移动速度与模拟形象的运动速度不一致，则受试者的注视点的移动速度与受试者的踝关节的运动速度不一致。

例如，可以在第一显示装置上显示上文描述的模拟形象，例如小球。可以要求受试者进行背伸或跖屈动作，同时第一显示装置的显示屏上小球跟随受试者的背伸动作上升或跟随受试者的跖屈动作下降。同时，还要求受试者的视线跟随小球上升或下降。如果发现受试者的注视点的移动速度无法跟上小球的升降速度，则可以控制驱动电机停止转动。可选地，如果发现受试者的注视点的移动速度无法跟上小球的升降速度，也可以适当降低驱动电机的转动速度直至受试者的注视点的移动速度能够跟上小球为止。

上述停止驱动电机转动或降低其转动速度的方案可以使得训练过程能够更好地匹配受试者的身体状况，避免对受试者进行过度训练，减轻受试者的训练压力。

出于另一种训练目的，如果受试者的注意力状态能够达到要求，则可以适当提高驱动电机的转动速度，直至受试者的注意力状态不能够达到要求为止。此时的训练要求可以是，例如，受试者的注视点在第三预设时间内稳定在第二目标位置，或者，受试者的注视点的移动速度在第四预设时间内保持与受试者的踝关节的运动速度一致。这种方案可以测试受试者在什么样的踝关节运动速度下会达到视线不稳定或视线跟不上模拟形象的运动速度，即可以测试对于受试者来说其眼动表现维持正常的踝关节运动临界点在哪里。这有助于对受试者的踝关节运动功能及眼动表现进行评估。此外，可以在该临界点处对受试者进行更多的训练，这样在保证受试者安全的同时可以获得比低速训练更好的康复效果。

根据本发明实施例，踝关节训练系统100还包括第一输入装置，用于接收关于目标兴趣区的设置指令；处理装置130与第一输入装置连接，处理装置130还用于基于设置指令确定目标兴趣区的位置，并基于眼动数据分析受试者的注视点落入目标兴趣区的时间和/或受试者的注视点落入目标兴趣区的时间在总训练时间中所占的比例。

第一输入装置可以是任何合适的能够输入用户指令的装置，包括但不限于键盘、鼠标、触摸屏等中的一种或多种。示例性地，在踝关节训练系统100包括下文将描述的第二显示装置的情况下，第一输入装置可以是该第二显示装置的显示屏。

测试人员可以分析受试者的注意力状态，为此，可以设置兴趣区。本文所述的测试人员可以是任意人员，例如，其可以是受试者本人或家属、医生、科研人员等等。可选地，测试人员可以根据需要动态设置兴趣区。例如，测试人员可以通过鼠标从第二显示装置的整个显示区域中划分出目标兴趣区。

兴趣区可以具有任意形状，例如正方形、圆形等等。测试人员可以划分任意数目的兴趣区。在后期分析时，测试人员可以设置某一个或多个兴趣区作为目标兴趣区，处理装置可以针对每个目标兴趣区计算受试者的注视点落入该目标兴趣区的时间和/或受试者的注视点落入该目标兴趣区的时间在总训练时间中所占的比例。针对兴趣区的设置和/或针对眼动数据的分析可以在踝关节运动的过程中实时进行，也可以在踝关节运动结束后的任意时刻离线进行。

举例说明，眼动追踪设备每1秒采集一次眼动数据，获得各采集时刻下受试者的注视点的位置信息，这样在100秒内可以获得100个注视点的位置信息。测试人员可以将某一区域划定为目标兴趣区。处理装置130可以计算100个注视点中有多少注视点落入目标兴趣区中，即受试者有多长时间在注视目标兴趣区。可选地，处理装置130还可以计算落入目标兴趣区的注视点的数目占所有采集的注视点的数目的比例，即受试者注视目标兴趣区的时间占整个训练时间的比例。

在一个示例中，处理装置130可以基于眼动数据生成注意力热力图，在热力图中，可以标示出受试者每次的注视点，通常这些注视点集中在一块或多块区域里，形成热力区域，最终一段时间内的注视点以热力图形式示出。

根据本发明实施例，踝关节训练系统100还包括第二输入装置，用于接收打标指令；处理装置130与第二输入装置连接，处理装置130还用于在自第二输入装置接收到打标指令时针对眼动数据打时间戳。

处理装置130还与驱动装置连接，用于在控制驱动装置开始运行/停止运行的同时，针对眼动追踪设备120采集的眼动数据打上对应的开始/结束时间戳。

可选地，处理装置130可以同时控制踝关节机器人110和眼动追踪设备120的工作，例如可以控制踝关节机器人110的驱动电机的转动，同时还可以负责眼动数据的接收、存储和分析。处理装置130可以在控制驱动电机转动时，打上开始时间戳，并在控制驱动电机停止转动时打上结束时间戳，这样便于后期眼动数据的分析。

此外，在踝关节训练过程中，还可以随时打时间戳进行标记。可选地，打标指令可以由测试人员输入。例如，如果测试人员发现受试者在踝关节训练过程中打瞌睡，则可以将受试者打瞌睡的这段时间打上时间戳，后续在分析眼动数据时可以剔除这段时间内的眼动数据，这样便于获得更准确的眼动分析结果。这种打时间戳的操作可以视为打标，打标可以包括但不限于打时间戳，例如还可以包括在眼动数据上叠加同步信号等。

第二输入装置可以是任何合适的能够输入用户指令的装置，包括但不限于键盘、鼠标、触摸屏等中的一种或多种。示例性地，在踝关节训练系统100包括下文将描述的第二显示装置的情况下，第二输入装置可以是该第二显示装置的显示屏。第一输入装置与第二输入装置可以采用同一装置实现，也可以采用不同装置实现。

根据本发明实施例，眼动追踪设备120可以包括用于检测眼球运动的眼动检测模块，眼动检测模块设置在第一显示装置下方。

参见图2，示出根据本发明一个实施例的踝关节训练系统100的示意图。如图2所示，眼动追踪设备120包括眼动检测模块122，其设置在第一显示装置140的下方。眼动检测模块122可以与第一显示装置140固定在一起。可选地，第一显示装置140可以包括在眼动追踪设备120内。眼动检测模块122设置在第一显示装置140下方的方案便于在受试者注视第一显示装置的显示屏时采集受试者的眼动数据。

根据本发明实施例，踝关节训练系统100还可以包括第二显示装置，与处理装置130可通信地连接，处理装置130还用于将关于受试者的注意力状态的状态信息传输至第二显示装置；第二显示装置用于显示状态信息。

继续参见图2，示出第二显示装置150。在图2所示的示例中，处理装置130与踝关节机器人110集成在一起，第二显示装置150设置在处理装置130上方。示例性地，状态信息可以是上述注意力热力图。显示状态信息便于测试人员对受试者的训练情况进行实时监控。

此外，可选地，第一显示装置还可以用于显示关于踝关节机器人110的控制界面。例如，测试人员可以通过控制界面设置踝关节机器人110的工作模式，设置驱动电机的转动速度等等。

踝关节训练系统100可以设计为支持双屏显示和监控，其中一个显示装置用于显示眼动刺激信息，另一个显示装置用于显示受试者的注意力状态。

示例性地，第二显示装置可以包括踝关节机器人上自带的显示屏，即本地显示屏。并且，可选地，第二显示装置可以与处理装置集成在一起，二者采用一体机实现。当然，上述仅是示例而非对本发明的限制，第二显示装置可以位于任何位置，例如其可以是远程服务器的显示器，处理装置是远程服务器的主机。

第二显示装置主要用于供测试人员查看受试者的注意力状态，其对于受试者可以是可见的，也可以是不可见的。例如，第二显示装置的显示屏可以背对受试者的面部进行设置，测试人员可以在受试者前方查看第二显示装置的显示屏上的内容，但是受试者无法看到该显示屏上的内容，这样可以防止第二显示装置的显示内容对受试者产生干扰，使其分心，降低训练效果。当然，上述设置方式仅是示例而非限制，第二显示装置可以采用任何合适的显示硬件实现，并且可以设置在任何合适的位置。

在双屏显示的情况下，第一显示装置和第二显示装置可以并排设置，也可以前后设置，前后设置时，第一显示装置离受试者更近，以免眼动追踪设备120的扫描范围被遮挡。

根据本发明实施例，踝关节训练系统100还可以包括输出装置，与处理装置130可通信地连接，处理装置130还用于在受试者的注意力状态不满足预设要求时，将提醒指令传输至输出装置；输出装置用于基于提醒指令输出提醒信息。

当测试人员通过第二显示装置发现受试者没有按要求注视规定的区域时，可以提醒受试者调整自身状态。当然，当处理装置130通过分析确定受试者的注意力状态不满足要求时，也可以通过输出装置输出提醒信息。输出装置可以包括扬声器、信号灯、上述第二显示装置、其他显示装置等中的一种或多种。提醒信息可以包括音频信息、灯光信息、视频信息、图像信息等中的一种或多种。

根据本发明实施例，处理装置与踝关节机器人集成在一起，眼动追踪设备与处理装置之间采用无线连接方式连接。

参见图2，示出处理装置130与踝关节机器人110集成在一起的示例。处理装置130与踝关节机器人110集成在一起的情况下，眼动追踪设备120与处理装置130之间采用无线连接方式连接是比较优选的，这样可以避免踝关节运动时带动机器人晃动继而使得眼动追踪设备也产生晃动，眼动追踪设备晃动会影响眼动数据的可靠性，从而降低眼动分析的准确性。此外，无线连接方式有利于眼动追踪设备与踝关节机器人空间布局的灵活性。

当然，在保证眼动追踪设备120稳定性的前提下，眼动追踪设备120与处理装置130之间采用有线连接方式连接也是可行的，这种方案的优点在于保证设备的整体性。

根据本发明实施例，眼动追踪设备120可以包括底座、活动连接臂和眼动检测模块，眼动检测模块通过活动连接臂可移动地连接至底座，活动连接臂包括第一连接臂和第二连接臂，其中，第一连接臂的一端可枢转地连接至底座，第二连接臂可枢转地连接至第一连接臂的另一端。

参见图2，示出眼动追踪设备120的底座124、活动连接臂126和眼动检测模块122，活动连接臂126包括第一连接臂1262和第二连接臂1264。

当受试者固定在踝关节机器人110上并调整好其坐姿及各个部位的姿态之后，可以调节眼动追踪设备120相对受试者的位置，使其处于合适的位置。可选地，底座124可以是带有滑轮的可滑动底座。需要对受试者进行训练时，可以通过推动底座124滑动来将眼动追踪设备120推至受试者的附近，并且可以通过拉伸活动连接臂126将眼动检测模块122和第一显示装置140移动至便于受试者观看的位置处。

为了灵活地移动眼动检测模块122和第一显示装置140，活动连接臂126可以包括第一连接臂1262和第二连接臂1264。第一连接臂1262的一端(例如在水平方向上和/或在竖直方向上)可枢转地连接至底座124。在图2所示实施例中，第一连接臂1262相对于底座124在水平方向上可枢转。第二连接臂1264可枢转地连接至第一连接臂1262的另一端。在一个优选实施例中，第二连接臂1264可以为气压连接臂。第二连接臂1264相对于第一连接臂1262在水平方向上可枢转，且第二连接臂1264本身在竖直方向上可枢转。这样，通过第一连接臂1262与底座124之间的枢转连接、第二连接臂1264与第一连接臂1262之间的枢转连接、以及第二连接臂1264本身的枢转构造，可以灵活地移动眼动检测模块122和第一显示装置140。对于气压连接臂，可以具有现有的各种结构，只要能够实现其功能即可。

根据本发明实施例，处理装置130可以固定在第一连接臂上。图3示出根据本发明另一个实施例的踝关节训练系统的示意图。在图3中，示出处理装置130和第二显示装置150集成在一起，它们的功能可以由包括处理装置130和第二显示装置150的一体机一起实现。该一体机还可以包括键盘。示例性地，眼动追踪设备120还可以包括支架，该支架可以通过例如卡扣方式固定在第一连接臂1262上。返回参考图2，示出了第一连接臂1262上用于卡住支架的凹槽12622。可选地，支架可以用于支撑和固定上述一体机，即一体机可以通过支架固定在第一连接臂1262上。例如，支架可以是平板式支架，一体机可以放置在上面，由支架的板面支撑。又例如，支架可以采用与常规壁挂式或桌面式显示屏所采用的将显示屏固定在墙壁或桌面上的固定支架类似的支架实现。

如上所述，可以通过位置传感器检测脚部适配器的转动角度以获得实时位置信息，下面简单介绍踝关节机器人110的位置传感器的示例性设置方式。

图4示出根据本发明一个实施例的脚部适配器112和位置传感器160的示意图。脚部适配器112可以是各种合适构造的装置，只要其能够固定住受试者的脚部即可。例如，参见图4，脚部适配器112可以包括踏板和脚部固定件。踏板用于给受试者的脚部提供支撑，脚部固定件在踏板上，用于将受试者的脚部固定在踏板上。

在图4所示的实施例中，位置传感器固定在脚部适配器112的踏板底部，但这仅是示例而非限制。可选地，位置传感器还可以设置在驱动装置114(参见图2-3)的输出轴A-A上，以检测输出轴的转动角度。在一个示例中，踝关节机器人110还可以包括力矩(即扭矩)传感器170，该力矩传感器170可以与驱动装置的输出轴同轴地设置在该输出轴上，位置传感器160可以与力矩传感器170集成在一起。

图5示出根据本发明一个实施例的脚部适配器112和力矩传感器170的示意图。示例性地，力矩传感器170可以包括应变体(图5未明确示出)和与应变体连接的信号处理模块172，信号处理模块172可以包括电路板和位于电路板上的预处理电路，预处理电路用于对应变体上的力矩进行采集和预处理，以获得力矩信息；位置传感器集成在电路板上；电路板与处理装置130可通信地连接，用于将预处理电路输出的力矩信息以及位置传感器输出的位置信息传输至处理装置130。应变体可以包括转动轴和/或应力弹片等部件，其能够发生形变进而传递力矩，本领域技术人员可以理解应变体的结构和工作原理，本文不做赘述。应变体整体可以视为刚体，其与信号处理模块172固定连接在一起。同时，位置传感器可以集成在信号处理模块172的电路板上，这样应变体、信号处理模块、位置传感器均可以与脚部适配器112保持同步转动，使得位置传感器能够检测脚部适配器112的转动角度。位置传感器设置在不同位置时，检测到的角度可能稍有区别，因此可以预先对其检测到的角度进行校准之后，再进行后续的处理。

上述预处理电路可以对检测到的力矩信号进行诸如放大、滤波等处理，以获得所需的力矩信息。

图6示出根据本发明一个实施例的踝关节训练方法600的示意性流程图。如图6所示，踝关节训练方法600包括步骤S610、S620、S630和S640。

在步骤S610，将受试者的脚部固定在脚部适配器上，使得受试者的踝关节的运动轴线与输出轴的轴线同轴。

在步骤S620，通过驱动装置驱动输出轴转动以带动脚部适配器转动或者通过受试者的脚部的主动运动带动脚部适配器转动，以进行受试者的踝关节训练。

在步骤S630，通过眼动追踪设备采集受试者在踝关节训练过程中的眼动数据。

在步骤S640，通过处理装置基于眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态。

结合上文关于踝关节训练系统100的描述，可以理解踝关节训练方法600的具体实施方式，此处不再赘述。

示例性地，驱动装置包括驱动电机和与驱动电机连接的减速器，踝关节训练方法600还可以包括：通过处理装置，当受试者的注意力状态满足预设条件时，调整驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动。

示例性地，当受试者的注意力状态满足预设条件时，调整驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动包括：当受试者的注意力状态满足第一预设条件时，降低驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动，其中，第一预设条件包括：受试者的注视点无法在第一预设时间内稳定在第一目标位置，或者受试者的注视点的移动速度在第二预设时间内无法保持与受试者的踝关节的运动速度一致；和/或，当受试者的注意力状态满足第二预设条件时，提高驱动电机的转动速度，其中，第二预设条件包括：受试者的注视点在第三预设时间内稳定在第二目标位置，或者受试者的注视点的移动速度在第四预设时间内保持与受试者的踝关节的运动速度一致。

示例性地，踝关节训练方法600还可以包括：通过第一显示装置显示眼动刺激信息。

示例性地，眼动刺激信息包括基于在踝关节训练过程中受试者的脚部的实时位置信息实时生成的、用于模拟受试者的踝关节运动的模拟视频信息，踝关节训练方法600还可以包括：检测脚部适配器的转动角度以获得实时位置信息；通过处理装置，基于实时位置信息生成模拟视频信息，并将模拟视频信息传输至第一显示装置。

示例性地，踝关节训练方法600还可以包括：通过处理装置，对待显示的图像或视频帧进行缩放和/或裁剪，以将待显示的图像或视频帧的面积调整为与第一显示装置的整体显示面积成预设比例，预设比例落入[56％,64％]的范围内；控制缩放和/或裁剪后的图像或视频帧在第一显示装置的有效显示区域上显示，有效显示区域与第一显示装置的整体显示区域以屏幕正中心为重合位置重合。

示例性地，通过处理装置基于眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态包括：通过处理装置，从眼动数据中选择与落入有效显示区域内的注视点相关的有效眼动数据，并基于有效眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态。

示例性地，踝关节训练方法600还可以包括：通过第一输入装置接收关于目标兴趣区的设置指令；通过处理装置，基于设置指令确定目标兴趣区的位置，并基于眼动数据分析受试者的注视点落入目标兴趣区的时间和/或受试者的注视点落入目标兴趣区的时间在总训练时间中所占的比例。

示例性地，踝关节训练方法600还可以包括：通过第二输入装置接收打标指令；通过处理装置，在自第二输入装置接收到打标指令时针对眼动数据打时间戳。

示例性地，踝关节训练方法600还可以包括：通过处理装置将关于受试者的注意力状态的状态信息传输至第二显示装置；通过第二显示装置显示状态信息。

示例性地，踝关节训练方法600还可以包括：通过处理装置在受试者的注意力状态不满足预设要求时，将提醒指令传输至输出装置；通过输出装置基于提醒指令输出提醒信息。

根据本发明另一方面，提供一种踝关节训练设备。图7示出了根据本发明一个实施例的踝关节训练设备700的示意性框图。踝关节训练设备700包括处理器710和存储器720。

所述存储器720存储计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器710运行时用于执行以下步骤：接收受试者在踝关节训练过程中的眼动数据；以及基于所述眼动数据分析所述受试者在所述踝关节训练过程中的注意力状态。

所述处理器710用于运行所述存储器720中存储的计算机程序指令，以执行相应步骤。

示例性地，受试者通过踝关节机器人进行踝关节训练，踝关节机器人包括脚部适配器和驱动装置，脚部适配器用于固定受试者的脚部，驱动装置具有输出轴，脚部适配器与输出轴连接，驱动装置能够通过驱动输出轴转动来带动脚部适配器转动，驱动装置包括驱动电机和与驱动电机连接的减速器，所述计算机程序指令被所述处理器710运行时还用于执行以下步骤：当受试者的注意力状态满足预设条件时，生成用于调整驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动的控制指令。

示例性地，所述计算机程序指令被所述处理器710运行时所执行的当受试者的注意力状态满足预设条件时，生成用于调整驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动的控制指令的步骤包括：当受试者的注意力状态满足第一预设条件时，生成用于降低驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动的控制指令，其中，第一预设条件包括：受试者的注视点无法在第一预设时间内稳定在第一目标位置，或者受试者的注视点的移动速度在第二预设时间内无法保持与受试者的踝关节的运动速度一致；和/或，当受试者的注意力状态满足第二预设条件时，生成用于提高驱动电机的转动速度的控制指令，其中，第二预设条件包括：受试者的注视点在第三预设时间内稳定在第二目标位置，或者受试者的注视点的移动速度在第四预设时间内保持与受试者的踝关节的运动速度一致。

示例性地，所述计算机程序指令被所述处理器710运行时还用于执行以下步骤：向第一显示装置发送显示指令，以控制第一显示装置显示眼动刺激信息。

示例性地，眼动刺激信息包括基于在踝关节训练过程中受试者的脚部的实时位置信息实时生成的、用于模拟受试者的踝关节运动的模拟视频信息，所述计算机程序指令被所述处理器710运行时还用于执行以下步骤：接收通过检测脚部适配器的转动角度获得的实时位置信息；基于实时位置信息生成模拟视频信息，并将模拟视频信息传输至第一显示装置。

示例性地，所述计算机程序指令被所述处理器710运行时所用于执行的向第一显示装置发送显示指令，以控制第一显示装置显示眼动刺激信息的步骤包括：对待显示的图像或视频帧进行缩放和/或裁剪，以将待显示的图像或视频帧的面积调整为与第一显示装置的整体显示面积成预设比例，预设比例落入[56％,64％]的范围内；向第一显示装置发送显示指令，以控制缩放和/或裁剪后的图像或视频帧在第一显示装置的有效显示区域上显示，有效显示区域与第一显示装置的整体显示区域以屏幕正中心为重合位置重合。

示例性地，所述计算机程序指令被所述处理器710运行时所用于执行的基于眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态的步骤包括：从眼动数据中选择与落入有效显示区域内的注视点相关的有效眼动数据，并基于有效眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态。

示例性地，所述计算机程序指令被所述处理器710运行时还用于执行以下步骤：接收关于目标兴趣区的设置指令；基于设置指令确定目标兴趣区的位置，并基于眼动数据分析受试者的注视点落入目标兴趣区的时间和/或受试者的注视点落入目标兴趣区的时间在总训练时间中所占的比例。

示例性地，所述计算机程序指令被所述处理器710运行时还用于执行以下步骤：接收打标指令；在接收到打标指令时针对眼动数据打时间戳。

示例性地，所述计算机程序指令被所述处理器710运行时还用于执行以下步骤：将关于受试者的注意力状态的状态信息传输至第二显示装置，以由第二显示装置显示状态信息。

示例性地，所述计算机程序指令被所述处理器710运行时还用于执行以下步骤：在受试者的注意力状态不满足预设要求时，将提醒指令传输至输出装置，以由输出装置输出提醒信息。

根据本发明另一方面，提供一种存储介质，在存储介质上存储了程序指令，程序指令在运行时用于执行以下步骤：接收受试者在踝关节训练过程中的眼动数据；以及基于所述眼动数据分析所述受试者在所述踝关节训练过程中的注意力状态。

示例性地，受试者通过踝关节机器人进行踝关节训练，踝关节机器人包括脚部适配器和驱动装置，脚部适配器用于固定受试者的脚部，驱动装置具有输出轴，脚部适配器与输出轴连接，驱动装置能够通过驱动输出轴转动来带动脚部适配器转动，驱动装置包括驱动电机和与驱动电机连接的减速器，程序指令在运行时还用于执行以下步骤：当受试者的注意力状态满足预设条件时，生成用于调整驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动的控制指令。

示例性地，程序指令在运行时所执行的当受试者的注意力状态满足预设条件时，生成用于调整驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动的控制指令的步骤包括：当受试者的注意力状态满足第一预设条件时，生成用于降低驱动电机的转动速度或控制驱动电机停止转动的控制指令，其中，第一预设条件包括：受试者的注视点无法在第一预设时间内稳定在第一目标位置，或者受试者的注视点的移动速度在第二预设时间内无法保持与受试者的踝关节的运动速度一致；和/或，当受试者的注意力状态满足第二预设条件时，生成用于提高驱动电机的转动速度的控制指令，其中，第二预设条件包括：受试者的注视点在第三预设时间内稳定在第二目标位置，或者受试者的注视点的移动速度在第四预设时间内保持与受试者的踝关节的运动速度一致。

示例性地，程序指令在运行时还用于执行以下步骤：向第一显示装置发送显示指令，以控制第一显示装置显示眼动刺激信息。

示例性地，眼动刺激信息包括基于在踝关节训练过程中受试者的脚部的实时位置信息实时生成的、用于模拟受试者的踝关节运动的模拟视频信息，程序指令在运行时还用于执行以下步骤：接收通过检测脚部适配器的转动角度获得的实时位置信息；基于实时位置信息生成模拟视频信息，并将模拟视频信息传输至第一显示装置。

示例性地，程序指令在运行时所用于执行的向第一显示装置发送显示指令，以控制第一显示装置显示眼动刺激信息的步骤包括：对待显示的图像或视频帧进行缩放和/或裁剪，以将待显示的图像或视频帧的面积调整为与第一显示装置的整体显示面积成预设比例，预设比例落入[56％,64％]的范围内；向第一显示装置发送显示指令，以控制缩放和/或裁剪后的图像或视频帧在第一显示装置的有效显示区域上显示，有效显示区域与第一显示装置的整体显示区域以屏幕正中心为重合位置重合。

示例性地，程序指令在运行时所用于执行的基于眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态的步骤包括：从眼动数据中选择与落入有效显示区域内的注视点相关的有效眼动数据，并基于有效眼动数据分析受试者在踝关节训练过程中的注意力状态。

示例性地，程序指令在运行时还用于执行以下步骤：接收关于目标兴趣区的设置指令；基于设置指令确定目标兴趣区的位置，并基于眼动数据分析受试者的注视点落入目标兴趣区的时间和/或受试者的注视点落入目标兴趣区的时间在总训练时间中所占的比例。

示例性地，程序指令在运行时还用于执行以下步骤：接收打标指令；在接收到打标指令时针对眼动数据打时间戳。

示例性地，程序指令在运行时还用于执行以下步骤：将关于受试者的注意力状态的状态信息传输至第二显示装置，以由第二显示装置显示状态信息。

示例性地，程序指令在运行时还用于执行以下步骤：在受试者的注意力状态不满足预设要求时，将提醒指令传输至输出装置，以由输出装置输出提醒信息。

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各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。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。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的踝关节训练系统中的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种踝关节训练系统，包括踝关节机器人、眼动追踪设备和处理装置，其中，

所述踝关节机器人包括脚部适配器和驱动装置，所述脚部适配器用于固定受试者的脚部，所述驱动装置具有输出轴，所述脚部适配器与所述输出轴连接，所述驱动装置能够通过驱动所述输出轴转动来带动所述脚部适配器转动；

所述眼动追踪设备用于采集所述受试者在踝关节训练过程中的眼动数据，其中，在所述踝关节训练过程中，所述受试者的踝关节的运动轴线与所述输出轴的轴线同轴；

所述处理装置与所述眼动追踪设备可通信地连接，用于基于所述眼动数据分析所述受试者在所述踝关节训练过程中的注意力状态；

其中，所述处理装置还与所述驱动装置可通信地连接，所述处理装置还用于控制所述驱动装置驱动所述输出轴转动；

其中，所述驱动装置包括驱动电机和与所述驱动电机连接的减速器，所述输出轴为所述减速器的输出轴，所述处理装置具体用于：

当所述受试者的注意力状态满足预设条件时，调整所述驱动电机的转动速度或控制所述驱动电机停止转动；

其中，所述处理装置通过以下方式执行当所述受试者的注意力状态满足预设条件时，调整所述驱动电机的转动速度或控制所述驱动电机停止转动的操作：

当所述受试者的注意力状态满足第一预设条件时，降低所述驱动电机的转动速度或控制所述驱动电机停止转动，其中，所述第一预设条件包括：所述受试者的注视点无法在第一预设时间内稳定在第一目标位置，或者所述受试者的注视点的移动速度在第二预设时间内无法保持与所述受试者的踝关节的运动速度一致；和/或，

当所述受试者的注意力状态满足第二预设条件时，提高所述驱动电机的转动速度，其中，所述第二预设条件包括：所述受试者的注视点在第三预设时间内稳定在第二目标位置，或者所述受试者的注视点的移动速度在第四预设时间内保持与所述受试者的踝关节的运动速度一致。

2.根据权利要求1所述的踝关节训练系统，其中，所述踝关节训练系统还包括第一显示装置，所述第一显示装置在所述踝关节训练过程中固定在所述受试者的前方，所述第一显示装置用于显示眼动刺激信息。

3.根据权利要求2所述的踝关节训练系统，其中，所述眼动刺激信息包括视频信息和/或图像信息。

4.根据权利要求2所述的踝关节训练系统，其中，所述眼动刺激信息包括基于在所述踝关节训练过程中所述受试者的脚部的实时位置信息实时生成的、用于模拟所述受试者的踝关节运动的模拟视频信息。

5.根据权利要求4所述的踝关节训练系统，其中，所述踝关节机器人还包括位置传感器，所述位置传感器固定在所述脚部适配器上，用于检测所述脚部适配器的转动角度以获得所述实时位置信息；

所述处理装置分别与所述位置传感器和所述第一显示装置可通信地连接，用于接收所述位置传感器传输的所述实时位置信息，基于所述实时位置信息生成所述模拟视频信息，并将所述模拟视频信息传输至所述第一显示装置。

6.根据权利要求4所述的踝关节训练系统，其中，所述驱动装置还包括光电编码器，所述光电编码器与所述驱动电机同轴相连，用于检测所述驱动电机的转动角度以获得所述实时位置信息，

所述处理装置与所述第一显示装置可通信地连接，用于接收所述驱动装置传输的所述实时位置信息，基于所述实时位置信息生成所述模拟视频信息，并将所述模拟视频信息传输至所述第一显示装置。

7.根据权利要求2或3所述的踝关节训练系统，其中，所述眼动刺激信息是预设好的信息。

8.根据权利要求3所述的踝关节训练系统，其中，所述处理装置与所述第一显示装置可通信地连接，所述处理装置还用于：

对待显示的图像或视频帧进行缩放和/或裁剪，以将所述待显示的图像或视频帧的面积调整为与所述第一显示装置的整体显示面积成预设比例，所述预设比例落入[56%, 64%]的范围内；

控制所述缩放和/或裁剪后的图像或视频帧在所述第一显示装置的有效显示区域上显示，所述有效显示区域与所述第一显示装置的整体显示区域以屏幕正中心为重合位置重合。

9.根据权利要求8所述的踝关节训练系统，其中，所述处理装置具体用于：

从所述眼动数据中选择与落入所述有效显示区域内的注视点相关的有效眼动数据，并基于所述有效眼动数据分析所述受试者在所述踝关节训练过程中的注意力状态。

10.根据权利要求2至6任一项所述的踝关节训练系统，其中，所述眼动追踪设备包括用于检测眼球运动的眼动检测模块，所述眼动检测模块设置在所述第一显示装置下方。

11.根据权利要求1至6任一项所述的踝关节训练系统，其中，所述踝关节训练系统还包括第一输入装置，用于接收关于目标兴趣区的设置指令；

所述处理装置与所述第一输入装置连接，所述处理装置还用于基于所述设置指令确定所述目标兴趣区的位置，并基于所述眼动数据分析所述受试者的注视点落入所述目标兴趣区的时间和/或所述受试者的注视点落入所述目标兴趣区的时间在总训练时间中所占的比例。

12.根据权利要求1至6任一项所述的踝关节训练系统，其中，所述踝关节训练系统还包括第二输入装置，用于接收打标指令；

所述处理装置与所述第二输入装置连接，所述处理装置还用于在自所述第二输入装置接收到所述打标指令时针对所述眼动数据打时间戳。

13.根据权利要求1至6任一项所述的踝关节训练系统，其中，所述踝关节训练系统还包括第二显示装置，与所述处理装置可通信地连接，

所述处理装置还用于将关于所述受试者的注意力状态的状态信息传输至所述第二显示装置；

所述第二显示装置用于显示所述状态信息。

14.根据权利要求1至6任一项所述的踝关节训练系统，其中，所述踝关节训练系统还包括输出装置，与所述处理装置可通信地连接，

所述处理装置还用于在所述受试者的注意力状态不满足预设要求时，将提醒指令传输至所述输出装置；

所述输出装置用于基于所述提醒指令输出提醒信息。

15.根据权利要求1至6任一项所述的踝关节训练系统，其中，所述处理装置与所述踝关节机器人集成在一起，所述眼动追踪设备与所述处理装置之间采用无线连接方式连接。

16.根据权利要求1至6任一项所述的踝关节训练系统，其中，所述眼动追踪设备包括底座、活动连接臂和眼动检测模块，所述眼动检测模块通过所述活动连接臂可移动地连接至所述底座，所述活动连接臂包括第一连接臂和第二连接臂，其中，所述第一连接臂的一端可枢转地连接至所述底座，所述第二连接臂可枢转地连接至所述第一连接臂的另一端。

17.根据权利要求16所述的踝关节训练系统，其中，所述处理装置固定在所述第一连接臂上。

18.一种踝关节训练设备，包括处理器和存储器，其中，所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器运行时用于执行以下步骤：

接收受试者在踝关节训练过程中的眼动数据；以及

基于所述眼动数据分析所述受试者在所述踝关节训练过程中的注意力状态；

其中，所述受试者通过踝关节机器人进行踝关节训练，所述踝关节机器人包括脚部适配器和驱动装置，所述脚部适配器用于固定所述受试者的脚部，所述驱动装置具有输出轴，所述脚部适配器与所述输出轴连接，所述驱动装置能够通过驱动所述输出轴转动来带动所述脚部适配器转动，所述驱动装置包括驱动电机和与所述驱动电机连接的减速器，

所述计算机程序指令被所述处理器运行时还用于执行以下步骤：当所述受试者的注意力状态满足预设条件时，生成用于调整所述驱动电机的转动速度或控制所述驱动电机停止转动的控制指令；

其中，所述计算机程序指令被所述处理器运行时所执行的当所述受试者的注意力状态满足预设条件时，生成用于调整所述驱动电机的转动速度或控制所述驱动电机停止转动的控制指令的步骤包括：

当所述受试者的注意力状态满足第一预设条件时，生成用于降低所述驱动电机的转动速度或控制所述驱动电机停止转动的控制指令，其中，所述第一预设条件包括：所述受试者的注视点无法在第一预设时间内稳定在第一目标位置，或者所述受试者的注视点的移动速度在第二预设时间内无法保持与所述受试者的踝关节的运动速度一致；和/或，

当所述受试者的注意力状态满足第二预设条件时，生成用于提高所述驱动电机的转动速度的控制指令，其中，所述第二预设条件包括：所述受试者的注视点在第三预设时间内稳定在第二目标位置，或者所述受试者的注视点的移动速度在第四预设时间内保持与所述受试者的踝关节的运动速度一致。

19.一种存储介质，在所述存储介质上存储了程序指令，所述程序指令在运行时用于执行以下步骤：

接收受试者在踝关节训练过程中的眼动数据；以及

基于所述眼动数据分析所述受试者在所述踝关节训练过程中的注意力状态；

其中，所述受试者通过踝关节机器人进行踝关节训练，所述踝关节机器人包括脚部适配器和驱动装置，所述脚部适配器用于固定所述受试者的脚部，所述驱动装置具有输出轴，所述脚部适配器与所述输出轴连接，所述驱动装置能够通过驱动所述输出轴转动来带动所述脚部适配器转动，所述驱动装置包括驱动电机和与所述驱动电机连接的减速器，

所述程序指令在运行时还用于执行以下步骤：当所述受试者的注意力状态满足预设条件时，生成用于调整所述驱动电机的转动速度或控制所述驱动电机停止转动的控制指令；

其中，所述程序指令在运行时所执行的当所述受试者的注意力状态满足预设条件时，生成用于调整所述驱动电机的转动速度或控制所述驱动电机停止转动的控制指令的步骤包括：

当所述受试者的注意力状态满足第一预设条件时，生成用于降低所述驱动电机的转动速度或控制所述驱动电机停止转动的控制指令，其中，所述第一预设条件包括：所述受试者的注视点无法在第一预设时间内稳定在第一目标位置，或者所述受试者的注视点的移动速度在第二预设时间内无法保持与所述受试者的踝关节的运动速度一致；和/或，

当所述受试者的注意力状态满足第二预设条件时，生成用于提高所述驱动电机的转动速度的控制指令，其中，所述第二预设条件包括：所述受试者的注视点在第三预设时间内稳定在第二目标位置，或者所述受试者的注视点的移动速度在第四预设时间内保持与所述受试者的踝关节的运动速度一致。

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