CN114669028A - 一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统及方法，包括姿势位置同步模块、语音交互控制模块、触摸显示控制模块与动作识别控制模块，还包括步骤S1至步骤S5，本发明通过肌电信号采集模块、语音交互、触摸显示与动作识别控制模块等模块的设计，设置具有肌电信号采集和姿势同步功能的训练机器人，则在训练的过程中运动康复的病人可直观的观察到自身运动训练的标准程度，同时采用语音交互、触摸显示与动作识别控制的形式对训练机器人进行交互控制，则可适用于身体有不同缺陷的康复病人，且根据病人的训练过程进运动数据采集，从而进行运动康复过程记录和运动康复训练指导，具有较好的人性化和适用性。

Description

一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统及方法
技术领域
本发明属于协同训练机器人交互技术领域，具体涉及一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统及方法。
背景技术
运动康复主要研究运动学、康复学、医学等方面的基本知识和技能，掌握体育运动与人体机体的相互关系及规律，在训练基地、健身俱乐部、康复机构为不同运动损伤水平的患者进行康复训练计划的设计以及康复训练强度的调整等；康复训练指损伤后进行有利于恢复或改善功能的身体活动。除严重的损伤需要休息治疗外，一般的损伤不必完全停止身体练习，适当的、科学的身体练习对于损伤的迅速愈合和促进功能的恢复有着积极的作用。然而现实生活中需要进行运动康复的病人其往往具有不同身体部位的不同程度的损伤，在实际通过训练机器人进行运动康复时一般需要指导人员进行辅助，具有不同身体部位损失的康复病人往往不能很好的与协同训练机器人进行交互，训练机器人的单一交互方式也会难以适配不同康复病人的控制操作，为此我们提出一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统及方法来解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统及方法，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统，所述协同训练机器人用交互系统包括训练任务选择模块、姿势位置同步模块、肌电信号采集模块、采集信号处理模块、处理数据显示模块、训练数据对比模块、运动康复评估模块，所述姿势位置同步模块通过肌电信号采集模块对进行运动康复的病人的姿势位置进行采集并以动画的形式进行模拟同步，所述采集信号处理模块通过处理数据显示模块连接于训练数据对比模块，所述训练数据对比模块与运动康复评估模块保持同步；
所述训练任务选择模块用于康复病人对将要进行的训练任务进行选择，所述姿势位置同步模块用于通过和康复病人肢体保持一致的肌电信号采集模块来跟随康复病人的肢体动作，并通过显示屏进行同步显示，所述肌电信号采集模块设置于训练设备上从而对康复病人肢体的肌电信号进行采集，所述采集信号处理模块用于对肌电信号采集模块采集到康复病人肢体上的多个肌电信号进行处理，并将处理好的信号发送至处理数据显示模块；
还包括语音交互控制模块、触摸显示控制模块与动作识别控制模块，所述语音交互控制模块用于通过语音识别的形式对康复病人发出的指令进行接收，并对训练任务选择模块与姿势位置同步模块进行交互操控，所述触摸显示控制模块用于通过触屏显示的形式对康复病人发出的指令进行接收并对训练任务选择模块与姿势位置同步模块进行交互操控，所述动作识别控制模块用于通过肢体动作指示的形式对康复病人发出的指令进行接收并对训练任务选择模块与姿势位置同步模块进行交互操控。
优选的，所述训练任务选择模块的训练任务的难度设置为梯度式的训练任务，同时训练任务选择模块的训练内容可通过语音交互控制模块、触摸显示控制模块或者动作识别控制模块进行自定义选取。
优选的，所述处理数据显示模块用于对经过采集信号处理模块处理过的信号数据进行显示，其中信号数据显示中对应肌电信号采集模块的各个肌电信号采集传感器。
优选的，所述训练数据对比模块用于处理数据显示模块显示的各个肌电信号采集传感器信号数据进行对比，对比的数据对象为康复病人往期的训练数据和正常体质人群的训练数据。
优选的，所述运动康复评估模块用于对训练数据对比模块的对比结果进行评估，其中与康复病人往期的训练数据进行结果的对比评估可得出康复病人的训练进步程度，其中与正常体质人群的训练数据进行结果的对比评估可得出康复病人仍需进行康复训练周期以及后续的运动康复强度调整。
优选的，所述语音交互控制模块包括语音识别收音设备，所述语音识别收音设备安装于协同训练机器人的外部，对运动康复病人的声音进行采集；所述触摸显示控制模块包括用于运动康复病人触摸操控的触摸控制屏。
优选的，所述动作识别控制模块包括动作识别摄像头和AI动作识别算法，所述动作识别控制模块通过动作识别摄像头和AI动作识别算法配合对运动康复病人的简单肢体动作进行识别，并将其设置为操作动作。
本发明提出一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统的方法，包括如下步骤：
步骤S1、首先运动康复病人需要自行或者他人辅助选择设置训练任务，获取本次训练需要进行的项目内容和项目的训练强度；
步骤S2、通过肌电信号采集模块配合姿势位置同步模块，使得病人可观察到自身训练的动作姿势和运动幅度；
步骤S3、肌电信号采集模块采集到的信号在采集信号处理模块处理后传输至处理数据显示模块；
步骤S4、处理数据显示模块的数据通过训练数据对比模块与往期数据和标准运动数据进行对比；
步骤S5、经过与往期数据和标准运动数据进行对比后，对运动康复病人的运动康复情况进行评估，给出后续运动康复的训练项目指导和项目强度的调整。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统及方法，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过训练任务选择模块、姿势位置同步模块、肌电信号采集模块、语音交互控制模块、触摸显示控制模块与动作识别控制模块等模块的设计，设置具有肌电信号采集和姿势同步功能的训练机器人，则在训练的过程中运动康复的病人可直观的观察到自身运动训练的标准程度，同时采用语音交互、触摸显示与动作识别控制的形式对训练机器人进行交互控制，则可适用于身体有不同缺陷的康复病人，且根据病人的训练过程进运动数据采集，从而进行运动康复过程记录和运动康复训练指导，具有较好的人性化和适用性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明协同训练机器人用交互系统的系统内框图；
图2为本发明协同训练机器人用交互系统的的方法流程图。
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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
本发明提供了如图1-2所示的实施例：
一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统，所述协同训练机器人用交互系统包括训练任务选择模块、姿势位置同步模块、肌电信号采集模块、采集信号处理模块、处理数据显示模块、训练数据对比模块、运动康复评估模块，所述姿势位置同步模块通过肌电信号采集模块对进行运动康复的病人的姿势位置进行采集并以动画的形式进行模拟同步，所述采集信号处理模块通过处理数据显示模块连接于训练数据对比模块，所述训练数据对比模块与运动康复评估模块保持同步；
所述训练任务选择模块用于康复病人对将要进行的训练任务进行选择，所述姿势位置同步模块用于通过和康复病人肢体保持一致的肌电信号采集模块来跟随康复病人的肢体动作，并通过显示屏进行同步显示，所述肌电信号采集模块设置于训练设备上从而对康复病人肢体的肌电信号进行采集，所述采集信号处理模块用于对肌电信号采集模块采集到康复病人肢体上的多个肌电信号进行处理，并将处理好的信号发送至处理数据显示模块；
还包括语音交互控制模块、触摸显示控制模块与动作识别控制模块，所述语音交互控制模块用于通过语音识别的形式对康复病人发出的指令进行接收，并对训练任务选择模块与姿势位置同步模块进行交互操控，所述触摸显示控制模块用于通过触屏显示的形式对康复病人发出的指令进行接收并对训练任务选择模块与姿势位置同步模块进行交互操控，所述动作识别控制模块用于通过肢体动作指示的形式对康复病人发出的指令进行接收并对训练任务选择模块与姿势位置同步模块进行交互操控。
所述训练任务选择模块的训练任务的难度设置为梯度式的训练任务，同时训练任务选择模块的训练内容可通过语音交互控制模块、触摸显示控制模块或者动作识别控制模块进行自定义选取。
所述处理数据显示模块用于对经过采集信号处理模块处理过的信号数据进行显示，其中信号数据显示中对应肌电信号采集模块的各个肌电信号采集传感器；所述训练数据对比模块用于处理数据显示模块显示的各个肌电信号采集传感器信号数据进行对比，对比的数据对象为康复病人往期的训练数据和正常体质人群的训练数据。
所述运动康复评估模块用于对训练数据对比模块的对比结果进行评估，其中与康复病人往期的训练数据进行结果的对比评估可得出康复病人的训练进步程度，其中与正常体质人群的训练数据进行结果的对比评估可得出康复病人仍需进行康复训练周期以及后续的运动康复强度调整。
所述语音交互控制模块包括语音识别收音设备，所述语音识别收音设备安装于协同训练机器人的外部，对运动康复病人的声音进行采集；所述触摸显示控制模块包括用于运动康复病人触摸操控的触摸控制屏；所述动作识别控制模块包括动作识别摄像头和AI动作识别算法，所述动作识别控制模块通过动作识别摄像头和AI动作识别算法配合对运动康复病人的简单肢体动作进行识别，并将其设置为操作动作。
本发明提出一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统的方法，包括如下步骤：
步骤S1、首先运动康复病人需要自行或者他人辅助选择设置训练任务，获取本次训练需要进行的项目内容和项目的训练强度；
步骤S2、通过肌电信号采集模块配合姿势位置同步模块，使得病人可观察到自身训练的动作姿势和运动幅度；
步骤S3、肌电信号采集模块采集到的信号在采集信号处理模块处理后传输至处理数据显示模块；
步骤S4、处理数据显示模块的数据通过训练数据对比模块与往期数据和标准运动数据进行对比；
步骤S5、经过与往期数据和标准运动数据进行对比后，对运动康复病人的运动康复情况进行评估，给出后续运动康复的训练项目指导和项目强度的调整。
综上所述，本发明通过训练任务选择模块、姿势位置同步模块、肌电信号采集模块、语音交互控制模块、触摸显示控制模块与动作识别控制模块等模块的设计，设置具有肌电信号采集和姿势同步功能的训练机器人，则在训练的过程中运动康复的病人可直观的观察到自身运动训练的标准程度，同时采用语音交互、触摸显示与动作识别控制的形式对训练机器人进行交互控制，则可适用于身体有不同缺陷的康复病人，且根据病人的训练过程进运动数据采集，从而进行运动康复过程记录和运动康复训练指导，具有较好的人性化和适用性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统，其特征在于，所述协同训练机器人用交互系统包括训练任务选择模块、姿势位置同步模块、肌电信号采集模块、采集信号处理模块、处理数据显示模块、训练数据对比模块、运动康复评估模块，所述姿势位置同步模块通过肌电信号采集模块对进行运动康复的病人的姿势位置进行采集并以动画的形式进行模拟同步，所述采集信号处理模块通过处理数据显示模块连接于训练数据对比模块，所述训练数据对比模块与运动康复评估模块保持同步；
所述训练任务选择模块用于康复病人对将要进行的训练任务进行选择，所述姿势位置同步模块用于通过和康复病人肢体保持一致的肌电信号采集模块来跟随康复病人的肢体动作，并通过显示屏进行同步显示，所述肌电信号采集模块设置于训练设备上从而对康复病人肢体的肌电信号进行采集，所述采集信号处理模块用于对肌电信号采集模块采集到康复病人肢体上的多个肌电信号进行处理，并将处理好的信号发送至处理数据显示模块；
还包括语音交互控制模块、触摸显示控制模块与动作识别控制模块，所述语音交互控制模块用于通过语音识别的形式对康复病人发出的指令进行接收，并对训练任务选择模块与姿势位置同步模块进行交互操控，所述触摸显示控制模块用于通过触屏显示的形式对康复病人发出的指令进行接收并对训练任务选择模块与姿势位置同步模块进行交互操控，所述动作识别控制模块用于通过肢体动作指示的形式对康复病人发出的指令进行接收并对训练任务选择模块与姿势位置同步模块进行交互操控。
2.根据权利要求1所述的一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统，其特征在于：所述训练任务选择模块的训练任务的难度设置为梯度式的训练任务，同时训练任务选择模块的训练内容可通过语音交互控制模块、触摸显示控制模块或者动作识别控制模块进行自定义选取。
3.根据权利要求2所述的一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统，其特征在于：所述处理数据显示模块用于对经过采集信号处理模块处理过的信号数据进行显示，其中信号数据显示中对应肌电信号采集模块的各个肌电信号采集传感器。
4.根据权利要求3所述的一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统，其特征在于：所述训练数据对比模块用于处理数据显示模块显示的各个肌电信号采集传感器信号数据进行对比，对比的数据对象为康复病人往期的训练数据和正常体质人群的训练数据。
5.根据权利要求4所述的一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统，其特征在于：所述运动康复评估模块用于对训练数据对比模块的对比结果进行评估，其中与康复病人往期的训练数据进行结果的对比评估可得出康复病人的训练进步程度，其中与正常体质人群的训练数据进行结果的对比评估可得出康复病人仍需进行康复训练周期以及后续的运动康复强度调整。
6.根据权利要求5所述的一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统，其特征在于：所述语音交互控制模块包括语音识别收音设备，所述语音识别收音设备安装于协同训练机器人的外部，对运动康复病人的声音进行采集；所述触摸显示控制模块包括用于运动康复病人触摸操控的触摸控制屏。
7.根据权利要求6所述的一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统，其特征在于：所述动作识别控制模块包括动作识别摄像头和AI动作识别算法，所述动作识别控制模块通过动作识别摄像头和AI动作识别算法配合对运动康复病人的简单肢体动作进行识别，并将其设置为操作动作。
8.根据权利要求1所述的一种基于运动康复的协同训练机器人用交互系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、首先运动康复病人需要自行或者他人辅助选择设置训练任务，获取本次训练需要进行的项目内容和项目的训练强度；
步骤S2、通过肌电信号采集模块配合姿势位置同步模块，使得病人可观察到自身训练的动作姿势和运动幅度；
步骤S3、肌电信号采集模块采集到的信号在采集信号处理模块处理后传输至处理数据显示模块；
步骤S4、处理数据显示模块的数据通过训练数据对比模块与往期数据和标准运动数据进行对比；
步骤S5、经过与往期数据和标准运动数据进行对比后，对运动康复病人的运动康复情况进行评估，给出后续运动康复的训练项目指导和项目强度的调整。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115282558A (zh) * 2022-07-29 2022-11-04 陈丽君 一种基于电子信息技术的智能交互教学设备及其系统

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CN115282558A (zh) * 2022-07-29 2022-11-04 陈丽君 一种基于电子信息技术的智能交互教学设备及其系统

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