CN114010444A - 一种自适应的力态和体态矫正理疗床及其矫正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及保健理疗技术领域，具体涉及自适应的体态矫正理疗床及其矫正方法。包括机架、识别摄像头、头颈调节板、胸椎调节板、骨盆及腰椎调节板、压力感应垫、驱动件、控制箱和操作面板，机架上通过调节支架装有两个以上的识别摄像头，机架上装有腿部定位板、头颈调节板、胸椎调节板和骨盆及腰椎调节板，其上分别固装有压力感应垫；机架内间隔固装有三个驱动件，机架的一侧固装有控制箱，控制箱与调节支架、识别摄像头、压力感应垫和驱动件电连接，控制箱上装有操作面板。该理疗床及其矫正方法具有易于操作、方便使用和效率较高的优点，解决了现有的理疗床存有的使用门槛高、人工成本高和费时费力的问题，满足了理疗工作的使用需要。
Description
技术领域
本发明涉及保健理疗技术领域，具体涉及一种自适应的力态和体态矫正理疗床及其矫正方法。
背景技术
理疗床是常用的矫正康复的理疗设备，患者平躺在理疗床上，理疗师即会根据患者的身体情况和力态和体态进行针对性的理疗。当患者力态和体态不正时，日常工作和生活中脊柱和身体器官受力不均，使得局部的肌肉或骨骼应力集中，容易诱发多种疾病；利用理疗床可以根据患者的力态和体态情况对患者的关节进行矫正和固定，为便于对患者的各部位单独进行理疗，目前新式的理疗床通常为活动式设置，并且具有多个可调整的板块来承载患者的身体，相对于固定的一体式理疗床提升了理疗效果。
现有的可调理疗床在使用过程中，需要有专业的理疗师来进行操作，理疗师根据解剖学和力态和体态矫正等领域的专业知识，判断出患者是否存有高低肩、侧凸、前凸和内旋等情况，并给出对应的矫正建议，然后理疗师操作理疗床来进行矫正，由于该工作对理疗师的专业素养存有一定的要求，因此普通人不易在短时间内掌握理疗技术，制约了行业的发展，且需要给患者配备对应的理疗师，增加了患者的矫正恢复成本；此外，可调理疗床的活动部件越多，调节复杂度就越高，即使是熟练的理疗师，也需要根据患者的自身情况，仔细地对每个参数进行调整，当患者产生了姿势移动，则需要重新校正并调整，导致矫正理疗工作繁琐费力，且耗时较长，因此需要一种新的力态和体态矫正理疗床来解决上述的不足。
发明内容
为了克服上述现有的理疗床存有的使用门槛高、人工成本高和费时费力的技术缺陷；为了充分发挥患者本体感觉在其理疗康复中的作用，本发明提供一种具有人机耦合功能，即通过患者的本体感觉与设备的耦合作用实施自适应力态和体态矫正理疗床及其矫正方法，并具有操作简单、使用方便高效等突出优点。本发明可按以下技术方案予以实现的：
本发明所述的一种自适应的力态和体态矫正理疗床，包括机架、识别摄像头、头颈调节板、胸椎调节板、骨盆及腰椎调节板、压力感应垫、驱动件、控制箱和操作面板，其特征在于：机架上通过调节支架装有两个以上的识别摄像头，机架上的一端装有腿部定位板，机架上的另一端间隔设置有头颈调节板、胸椎调节板和骨盆及腰椎调节板，头颈调节板、胸椎调节板和骨盆及腰椎调节板上分别固装有压力感应垫，头颈调节板、胸椎调节板和骨盆及腰椎调节板下方的机架内间隔固装有三个驱动件，驱动件分别与对应的头颈调节板、胸椎调节板和骨盆及腰椎调节板固定连接，机架的一侧固装有控制箱，控制箱分别与调节支架、识别摄像头、压力感应垫和驱动件电连接，控制箱上装有操作面板。
所述的调节支架由竖杆、传动丝杆、安装块、第一伺服电机、第二伺服电机和横杆构成，竖杆上活动装有传动丝杆，传动丝杆上螺纹安装有安装块，安装块与竖杆滑动连接，安装块上装有第一伺服电机，传动丝杆底端的竖杆上固装有第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴与传动丝杆固定连接，竖杆的顶端活动装有横杆。
所述的识别摄像头包括深度摄像头、双目摄像头和光学雷达摄像头。
所述的头颈调节板、胸椎调节板和骨盆及腰椎调节板呈圆角矩形，头颈调节板、胸椎调节板和骨盆和腰椎调节板上分别设置有绑带，绑带的端头设置有插扣。
所述的压力感应垫上均布设置有多个压力传感器。
所述的压力传感器为柔性薄膜传感器。
所述的驱动件由位移调节器、第三伺服电机和偏转调节器构成，位移调节器的下部固装有第三伺服电机，位移调节器的顶部通过轴承座装有偏转调节器，偏转调节器与第三伺服电机的输出轴固定连接。
所述的操作面板为触摸显示器。
一种自适应的力态和体态矫正理疗床的矫正方法，应用于所述的一种自适应的力态和体态矫正理疗床，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S01，患者平躺在理疗床上，并使用绑带对患者进行固定；
S02，启动调节支架使识别摄像头运动，不断拍摄和扫描患者，生成患者的姿态数据模型；
S03，读取患者的姿态数据模型，通过姿态识别算法进行处理，获得患者的体态关节数据；
S04，将患者的体态关节数据与解剖学的人体标准姿势进行匹配，计算患者的关节偏移扭转度；
S05，驱动件根据计算结果，分别给头颈调节板、胸椎调节板和骨盆及腰椎调节板做出不同方向、不同力矩等级的推动；患者依据自身的本体感觉通过操作面板对驱动参数做出相应调整，经过多次反复调整，获得自适应的理疗效果和力态和体态矫正效果。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本发明所述的一种自适应的力态和体态矫正理疗床及其矫正方法具有易于操作、方便使用和效率较高的优点，通过识别摄像头和压力感应垫获取患者的形体数据，建模获得体态关节的模型，即可对照标准姿势计算偏差，然后控制箱控制驱动件工作，即可自适应调节，无需解剖学和体态矫正的专业理疗师指导，使得普通人也易于操作，便于进行使用；此外，本申请通过操作面板直观进行操作，利用驱动件来驱动头颈调节板、胸椎调节板、骨盆及腰椎调节板运动，无需繁琐的调整工作，具有较高的理疗效率，解决了现有的理疗床存有的使用门槛高、人工成本高和费时费力的问题，满足了理疗工作的使用需要。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是本发明的俯视结构示意图；
图3是本发明的调节支架的右视结构示意图；
图4是本发明的压力感应垫的结构示意图；
图5是本发明的驱动件的结构示意图；
图6是本发明的方法流程示意图。
图中：
1，机架、
2，调节支架、201，竖杆、202，传动丝杆、203，安装块、204，第一伺服电机、205，第二伺服电机、206，横杆、
3，识别摄像头、
401，头颈调节板、402，胸椎调节板、403，骨盆及腰椎调节板、404，腿部定位板、
5，压力感应垫、501，压力传感器、
6，驱动件、601，位移调节器、602，第三伺服电机、603，偏转调节器、
7，控制箱、8，操作面板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1～图6所示，本发明所述的一种自适应的力态和体态矫正理疗床，包括机架1、识别摄像头3、头颈调节板401、胸椎调节板402、骨盆及腰椎调节板403、压力感应垫5、驱动件6、控制箱7和操作面板8，机架1上装有调节支架2，具体的，所述的调节支架2由竖杆201、传动丝杆202、安装块203、第一伺服电机204、第二伺服电机205和横杆206构成，所述的竖杆201固定安装在机架1上，竖杆201上通过轴承活动装有传动丝杆202，传动丝杆202可以轴向旋转而无法脱离竖杆201。
传动丝杆202上螺纹安装有安装块203，安装块203与竖杆201滑动连接，所述的竖杆201上设置有滑轨，安装块203上对应于滑轨设置有滑槽，以使安装块203在竖杆201上平稳运动且无法脱离竖杆201，安装块203上装有第一伺服电机204；传动丝杆202底端的竖杆201上固装有第二伺服电机205，第二伺服电机205的输出轴与传动丝杆202固定连接，以便驱动传动丝杆202旋转，进而使安装块203沿着竖杆201上下运动，竖杆201的顶端活动装有横杆206，该设置的优点在于减少患者与调节支架2产生的干涉，当患者准备躺下时，将横杆206旋转到一侧，即可避免患者被横杆206阻碍。
调节支架2上装有两个以上的识别摄像头3，作为本申请一种较佳的实施方式，所述的识别摄像头3包括但不限于深度摄像头、双目摄像头和光学雷达摄像头，该设置的优点在于：深度摄像头、双目摄像头或光学雷达摄像头相对于传统的摄像头，不仅能获取常规的图像数据，还能够获取目标的深度和距离等信息，便于增加数据的广度进行建模工作；具体的，横杆206的下部和第一伺服电机204的输出轴上分别装有识别摄像头3，其中，横杆206下部的识别摄像头3用于从患者的上方进行拍摄，第一伺服电机204的输出轴上的识别摄像头3用于从患者的侧方进行拍摄，且安装块203带动识别摄像头3上下运动，第一伺服电机204带动识别摄像头3旋转，使拍摄视角始终对着患者，该设置的优点在于综合两个识别摄像头3的各向拍摄数据，提高建模精度。
机架1上的一端装有腿部定位板404，腿部定位板404用于承载患者的腿部，机架1上的另一端间隔设置有头颈调节板401、胸椎调节板402和骨盆及腰椎调节板403，头颈调节板401用于承载患者的头颈部位，胸椎调节板402用于承载患者的胸椎部位，骨盆及腰椎调节板403用于承载患者的骨盆部位和腰椎部位，进一步地，所述的头颈调节板401、胸椎调节板402和骨盆及腰椎调节板403呈圆角矩形，头颈调节板401、胸椎调节板402和骨盆和腰椎调节板上分别设置有绑带，绑带的端头设置有插扣，绑带和插扣用于对患者进行固定，作为本申请一种较佳的实施方式，所述的头颈调节板401、胸椎调节板402和骨盆及腰椎调节板403上分别固装有压力感应垫5，所述的压力感应垫5上均布设置有多个压力传感器501，所述的压力传感器501为柔性薄膜传感器，该设置的优点在于减少患者的不适感，使得压力感应垫5更加轻巧灵便。
头颈调节板401、胸椎调节板402和骨盆及腰椎调节板403下方的机架1内间隔固装有三个驱动件6，驱动件6分别与对应的头颈调节板401、胸椎调节板402和骨盆及腰椎调节板403固定连接，所述的驱动件6由位移调节器601、第三伺服电机602和偏转调节器603构成，具体的，位移调节器601用于驱动头颈调节板401、胸椎调节板402和骨盆及腰椎调节板403在水平方向上移动，以使该理疗床适应不同身高的用户，所述的位移调节器601为现有技术，如公开号为CN214647221U的一种雕刻机用雕刻机头移动调节装置，即可满足本申请的位移调节器601的使用需要。
位移调节器601的下部固装有第三伺服电机602，第三伺服电机602用于驱动头颈调节板401、胸椎调节板402和骨盆及腰椎调节板403产生旋转，以便纠正患者的脊柱在冠状面的偏移；位移调节器601的顶部通过轴承座装有偏转调节器603，偏转调节器603与第三伺服电机602的输出轴固定连接，偏转调节器603用于驱动头颈调节板401、胸椎调节板402和骨盆及腰椎调节板403产生偏转，以便纠正患者的脊柱在水平面的偏转，所述的偏转调节器603为现有技术，如公开号为CN113384071A的一种多向调节机构及建筑设计用手绘装置，即可满足本申请的偏转调节器603的使用需要。
机架1的一侧固装有控制箱7，控制箱7分别与调节支架2、识别摄像头3、压力感应垫5和驱动件6电连接，控制箱7内装有控制器，型号为西门子S7-300，用于对调节支架2、识别摄像头3、压力感应垫5和驱动件6进行控制和调节，控制箱7上装有操作面板8，作为本申请一种较佳的实施方式，所述的操作面板8为触摸显示器，该设置的优点在于进一步降低操作门槛，使普通人也易于使用该理疗床。
一种自适应的力态和体态矫正理疗床的矫正方法，应用于所述的一种自适应的体态矫正理疗床，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S01，患者平躺在理疗床上，并使用绑带对患者进行固定；
S02，启动调节支架2使识别摄像头3运动，不断拍摄和扫描患者，生成患者的姿态数据模型；
具体的，所述的生成患者的姿态数据模型采用了现有技术，包括但不限于AgisoftMetashape PhotoScan软件。
S03，读取患者的姿态数据模型，通过姿态识别算法进行处理，获得患者的体态关节数据；
具体的，所述的姿态识别算法采用了现有技术，包括但不限于DeepPose深度神经网络算法。
S04，将患者的体态关节数据与解剖学的人体标准姿势进行匹配，计算患者的关节偏移扭转度；
具体的，所述的解剖学的人体标准姿势为身体直立，面向前方，两眼平视正前方，两足并拢，足尖向前，双上肢下垂于躯干的两侧，掌心向前的身体姿势。
S05，驱动件(6)根据计算结果，分别给头颈调节板(401)、胸椎调节板(402)和骨盆及腰椎调节板(403)做出不同方向、不同力矩等级的推动；患者依据自身的本体感觉通过操作面板(8)对驱动参数做出相应调整，经过多次反复调整，获得自适应的理疗效果和力态和体态矫正效果。
该自适应的力态和体态矫正理疗床及其矫正方法具有易于操作、方便使用和效率较高的优点，通过识别摄像头3和压力感应垫5获取患者的形体数据，建模获得体态关节的模型，即可对照标准姿势计算偏差，然后控制箱7控制驱动件6工作，即可自适应调节，无需解剖学和体态矫正的专业理疗师指导，使得普通人也易于操作，便于进行使用；此外，本申请通过操作面板8直观进行操作，利用驱动件6来驱动头颈调节板401、胸椎调节板402、骨盆及腰椎调节板403运动，无需繁琐的调整工作，具有较高的理疗效率，解决了现有的理疗床存有的使用门槛高、人工成本高和费时费力的问题，满足了理疗工作的使用需要。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种自适应的力态和体态矫正理疗床，包括机架(1)、识别摄像头(3)、头颈调节板(401)、胸椎调节板(402)、骨盆及腰椎调节板(403)、压力感应垫(5)、驱动件(6)、控制箱(7)和操作面板(8)，其特征在于：机架(1)上通过调节支架(2)装有两个以上的识别摄像头(3)，机架(1)上的一端装有腿部定位板(404)，机架(1)上的另一端间隔设置有头颈调节板(401)、胸椎调节板(402)和骨盆及腰椎调节板(403)，头颈调节板(401)、胸椎调节板(402)和骨盆及腰椎调节板(403)上分别固装有压力感应垫(5)，头颈调节板(401)、胸椎调节板(402)和骨盆及腰椎调节板(403)下方的机架(1)内间隔固装有三个驱动件(6)，驱动件(6)分别与对应的头颈调节板(401)、胸椎调节板(402)和骨盆及腰椎调节板(403)固定连接，机架(1)的一侧固装有控制箱(7)，控制箱(7)分别与调节支架(2)、识别摄像头(3)、压力感应垫(5)和驱动件(6)电连接，控制箱(7)上装有操作面板(8)。
2.根据权利要求1所述的一种自适应的力态和体态矫正理疗床，其特征在于：所述的调节支架(2)由竖杆(201)、传动丝杆(202)、安装块(203)、第一伺服电机(204)、第二伺服电机(205)和横杆(206)构成，竖杆(201)上活动装有传动丝杆(202)，传动丝杆(202)上螺纹安装有安装块(203)，安装块(203)与竖杆(201)滑动连接，安装块(203)上装有第一伺服电机(204)，传动丝杆(202)底端的竖杆(201)上固装有第二伺服电机(205)，第二伺服电机(205)的输出轴与传动丝杆(202)固定连接，竖杆(201)的顶端活动装有横杆(206)。
3.根据权利要求1所述的一种自适应的力态和体态矫正理疗床，其特征在于：所述的识别摄像头(3)包括深度摄像头、双目摄像头和光学雷达摄像头。
4.根据权利要求1所述的一种自适应的力态和体态矫正理疗床，其特征在于：所述的头颈调节板(401)、胸椎调节板(402)和骨盆及腰椎调节板(403)呈圆角矩形，头颈调节板(401)、胸椎调节板(402)和骨盆和腰椎调节板上分别设置有绑带，绑带的端头设置有插扣。
5.根据权利要求1所述的一种自适应的力态和体态矫正理疗床，其特征在于：所述的压力感应垫(5)上均布设置有多个压力传感器(501)。
6.根据权利要求5所述的一种自适应的力态和体态矫正理疗床，其特征在于：所述的压力传感器(501)为柔性薄膜传感器。
7.根据权利要求1所述的一种自适应的力态和体态矫正理疗床，其特征在于：所述的驱动件(6)由位移调节器(601)、第三伺服电机(602)和偏转调节器(603)构成，位移调节器(601)的下部固装有第三伺服电机(602)，位移调节器(601)的顶部通过轴承座装有偏转调节器(603)，偏转调节器(603)与第三伺服电机(602)的输出轴固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种自适应的力态和体态矫正理疗床，其特征在于：所述的操作面板(8)为触摸显示器。
9.一种自适应的力态和体态矫正理疗床的矫正方法，应用于权利要求1～9所述的一种自适应的力态和体态矫正理疗床，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S01，患者平躺在理疗床上，并使用绑带对患者进行固定；
S02，启动调节支架(2)使识别摄像头(3)运动，不断拍摄和扫描患者，生成患者的力态和体态数据模型；
S03，读取患者的力态和体态数据模型，通过姿态识别算法进行处理，获得患者的力态和体态关节数据；
S04，将患者的力态和体态关节数据与解剖学的人体标准姿势进行匹配，计算患者的关节偏移扭转度；
S05，驱动件(6)根据计算结果，分别给头颈调节板(401)、胸椎调节板(402)和骨盆及腰椎调节板(403)做出不同方向、不同力矩等级的推动；患者依据自身的本体感觉通过操作面板(8)对驱动参数做出相应调整，获得自适应的理疗效果和力态和体态矫正效果。
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