CN115607404A - 一种手腕锻炼装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手腕锻炼装置，涉及手腕康复技术领域，手腕锻炼装置，包括：互动手环，用于获取健康手掌的运动姿态；手掌托盘，用于支撑待治疗手掌；驱动件，其设于手掌托盘下方，用于驱动手掌托盘翻转运动；控制装置，互动手环和驱动件均与控制装置连接，用于存储健康手掌的姿态数据、根据姿态数据控制驱动件运动。通过使用本发明所提供的手腕锻炼装置，可避免因翻转角度过大而导致疼痛或因翻转角度过小而达不到锻炼效果，而且，还增加了康复趣味性。也即本发明所提供的手腕锻炼装置，可有效提高手腕康复训练的效果。

Description

一种手腕锻炼装置

技术领域

本发明涉及手腕康复技术领域，更具体地说，涉及一种手腕锻炼装置。

背景技术

现有技术中，在对手腕进行康复运动治疗时，需要手掌进行上下摆动，以带动手腕进行运动锻炼，不同的患者在不同的康复阶段需要的摆动幅度不同。目前，通常是利用气囊充气压力值来调节手腕的摆动幅度或者通过机械结构简单的对手腕进行固定幅度的摆动锻炼。该治疗过程缺乏对患者手腕康复状况的评估，并且，枯燥的单一训练也不利于患者进行持续康复锻炼。

综上所述，如何提高手腕康复训练的效果，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种手腕锻炼装置，可有效提高手腕康复训练的效果。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种手腕锻炼装置，包括：

互动手环，用于获取健康手掌的运动姿态；

手掌托盘，用于支撑待治疗手掌；

驱动件，其设于所述手掌托盘下方，用于驱动所述手掌托盘翻转运动；

控制装置，所述互动手环和所述驱动件均与所述控制装置连接，用于存储所述健康手掌的姿态数据、根据所述姿态数据控制所述驱动件运动。

优选的，所述手掌托盘上设有五个用于固定手指的指套和一个用于固定手腕的腕套。

优选的，所述手掌托盘上设有人机交互触摸屏，所述人机交互触摸屏用于显示所述手掌托盘的工作参数、对所述手掌托盘的运动过程进行调节。

优选的，所述驱动件为电动丝杆或充气气囊。

优选的，所述互动手环上设有用于通过读取健康手掌的运动加速度和运动角速度的六轴传感器，所述六轴传感器和所述控制装置连接。

优选的，还包括用于判断所述互动手环的状态的判断器，所述判断器和所述控制装置连接；

若所述判断器接收到所述互动手环的数据回应，则向所述控制装置发送进入互动模式的信号，以根据所述姿态数据驱动所述手掌托盘运动；若所述判断器未接收到所述互动手环的数据回应，则向所述控制装置发送进入非互动模式的信号，以根据预设数据驱动所述手掌托盘运动。

优选的，所述控制装置包括记录部，所述记录部用于提前记录在所述手掌托盘的翻转角度达到手腕所承受的舒适上限时的角度区间，所述角度区间为所述预设数据。

优选的，所述控制装置包括用于对所述姿态数据进行储存的储存部和用于对所述姿态数据进行校正的校准部。

在使用本发明所提供的手腕锻炼装置时，当需要对待治疗手掌进行康复治疗时，首先，可以将待治疗手掌放在手掌托盘上，而后，可以将患者的健康手掌放入互动手环，以利用互动手环获取患者健康手掌的运动姿态数据，最后，可以根据该姿态数据控制手掌托盘同步运动，从而使患者根据自身的感受选择合适的康复运动速度、角度等，避免了因翻转角度过大而导致疼痛或因翻转角度过小而达不到锻炼效果，而且，还增加了康复趣味性。并且，对于双手均无法运动的患者，还可以让陪护人员带上互动手环，以采集陪护人员的姿态数据，从而辅助患者进行锻炼。

综上所述，本发明所提供的手腕锻炼装置，可有效提高手腕康复训练的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为手腕锻炼装置的结构示意图；

图2为手掌托盘平放时的计算示意图；

图3为手掌托盘上翻时的计算示意图。

图1-图3中：

1为互动手环、2为手掌托盘、21为指套、22为腕套、23为人机互动触摸屏、3为驱动件、c1为图2中电动丝杠和手掌托盘之间的支撑杆的示意线、f1为图2中手掌托盘的示意线、b1为图2中电动丝杠和手掌托盘的水平距离的示意线、a1为图2中计算辅助线的示意线、c2为图3中电动丝杠和手掌托盘之间的支撑杆的示意线、f2为图3中手掌托盘的示意线、b2为图3中电动丝杠和手掌托盘的水平距离的示意线、a2和a3均为图3中计算辅助线的示意线、A为手掌托盘的翻转角度。

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。

本发明的核心是提供一种手腕锻炼装置，可有效提高手腕康复训练的效果。

请参考图1至图3，其中，图1为本发明所提供的手腕锻炼装置的结构示意图；图2为手掌托盘平放时的计算示意图；图3为手掌托盘上翻时的计算示意图。

本具体实施例提供了一种手腕锻炼装置，包括：

互动手环1，用于获取健康手掌的运动姿态；

手掌托盘2，用于支撑待治疗手掌；

驱动件3，其设于手掌托盘2下方，用于驱动手掌托盘2翻转运动；

控制装置，互动手环1和驱动件3均与控制装置连接，用于存储健康手掌的姿态数据、根据姿态数据控制驱动件3运动。

在使用本发明所提供的手腕锻炼装置时，当需要对待治疗手掌进行康复治疗时，首先，可以将待治疗手掌放在手掌托盘2上，而后，可以将患者的健康手掌放入互动手环1，以利用互动手环1获取患者健康手掌的运动姿态数据，最后，可以根据该姿态数据控制手掌托盘2同步运动，从而使患者根据自身的感受选择合适的康复运动速度、角度等，避免了因翻转角度过大而导致疼痛或因翻转角度过小而达不到锻炼效果，而且，还增加了康复趣味性。并且，对于双手均无法运动的患者，还可以让陪护人员带上互动手环 1，以采集陪护人员的姿态数据，从而辅助患者进行锻炼。

综上所述，本发明所提供的手腕锻炼装置，可有效提高手腕康复训练的效果。

在上述实施例的基础上，优选的，手掌托盘2上设有五个用于固定手指的指套21和一个用于固定手腕的腕套22，以使手掌托盘2有效固定待治疗手掌，避免待治疗手掌在治疗运动过程中与手掌托盘2发生脱离现象。

在上述实施例的基础上，优选的，手掌托盘2上设有人机交互触摸屏 23，人机交互触摸屏23用于显示手掌托盘2的工作参数、对手掌托盘2的运动过程进行调节。因此，可以通过人机交互触摸屏23可以实时查看手掌托盘2的运动情况，并且，可以利用人机交互触摸屏23对手掌托盘2的运动过程进行控制调节，例如可更改手掌托盘2的运动模式、运动速度等。

优选的，驱动件3为电动丝杆或充气气囊。当需要对驱动件3的运动过程进行调节时，可以采集两个手掌的翻转角度和翻转速度，并对其进行实时的数据对比分析，进而通过调节充气气囊的充气量，或通过控制电动丝杆的伸缩速度和伸缩时间，对手掌托盘2的翻转运动进行控制调节，确保待治疗手掌和健康手掌同步运动。

为了进一步说明驱动件3的驱动过程，接下来以电动丝杠为例进行举例说明，本装置可利用手掌托盘2固定待治疗手掌，然后，通过控制电动丝杆运行，以带动手掌托盘2进行翻转运动。通过计算电动丝杆的前进长度数值，利用勾股定理和几何算法可计算出手掌托盘2的翻转角度值，其是指通过控制电动丝杆的进退速度V和进退时间T，得到电动丝杆的进退长度L，电动丝杠带动手掌托盘2运动的计算示意图如图2和图3所示，图2为手掌托盘2平放时的计算示意图，图3为手掌托盘2上翻时的计算示意图。其中，c1、c2均为电动丝杠和手掌托盘2之间的支撑杆的示意线，f1、f2均为手掌托盘2的示意线，图中的方块为电动丝杠的移动端的示意图标，b1、b2 均为电动丝杠和手掌托盘2的水平距离的示意线，a1、a2、a3均为计算辅助线的示意线、且a3＝a2-a1，A为手掌托盘2的翻转角度，并且，a1、b1、 c1、f1均为已知数据。而后，根据几何图形的定理、并利用图形结构特点等，可计算得出丝杆的进退长度L＝V*T，b2＝b1-L，根据勾股定理可计算得到

再次利用三角函数可得出手掌托盘2的上翻角度 A＝arcTan(a3/f2)。故通过控制电动丝杆的前进长度和后退长度，即可达到控制手掌托盘2翻转的目的。

还需要说明的是，在进行康复治疗之前，如果患者的一个手腕能够运动，则该健康手腕可带上互动手环1采集数据，手臂手掌自然平放到平整的桌面上，开启数据评估功能，然后，患者可自然上扬手掌，重复多次这样的动作，再关闭数据评估功能。具体的，在康复治疗过程中，患者可以用另一只能正常运动的手带上互动手环1，手掌自然垂放或者平放，开启跟随康复运动模式，因此，当健康手掌运动时，治疗设备会对控制电动丝杆运动，以带动待治疗手掌进行运动，而且，待治疗手掌的翻转角度会根据健康手掌的运动进行调整，确保患者可根据自身的感受选择合适的康复运动，避免了因上扬角度过大导致的疼痛或者因上扬角度过小达不到锻炼的效果，还增加了治疗趣味性。并且，对于双手都无法运动的患者，可以让陪护者带上互动手环1采集数据，以辅助患者进行锻炼。

优选的，互动手环1上设有用于通过读取健康手掌的运动加速度和运动角速度的六轴传感器，六轴传感器和控制装置连接。六轴传感器可准确读取手掌托盘2的运动加速度和运动角速度，而后，六轴传感器可将将获得的数据传输至控制装置，控制装置可通过姿态融合算法对姿态数据进行处理，进而得到手掌的翻转角度以及翻转速度等信息，最后再利用这些信息数据控制手掌托盘2同步运动。本装置可在康复过程中实时获取健康手掌的摆动幅度，便于对待治疗手掌进行精确的幅度训练。

在上述实施例的基础上，优选的，还包括用于判断互动手环的状态的判断器，判断器和控制装置连接；

若判断器接收到互动手环的数据回应，则向控制装置发送进入互动模式的信号，以根据姿态数据驱动手掌托盘运动；若判断器未接收到互动手环的数据回应，则向控制装置发送进入非互动模式的信号，以根据预设数据驱动手掌托盘运动。

需要说明的是，判断器可以向互动手环1发送数据，如果判断器未接收到互动手环1的数据回应，则表明互动手环1连接出现问题，此时的互动手环1无法准确采集健康手掌的姿态数据，故控制装置将控制各部件进入非互动模式，也即采用预设数据驱动手掌托盘2带动待治疗手掌运动。如果判断器接收到互动手环1的数据回应，则表明互动手环1连接正常，此时的互动手环1可准确采集健康手掌的姿态数据，故控制装置将控制各部件进入互动模式，也即能够让一只手腕正常的患者根据自身感觉随时调节另一只手腕的摆动幅度等。

优选的，控制装置包括记录部，记录部用于提前记录在手掌托盘的翻转角度达到手腕所承受的舒适上限时的角度区间，角度区间为预设数据。

需要说明的是，当需要进行非互动模式治疗操作时，控制装置需要提前对预设数据进行确定，也即可控制手掌托盘2上下翻转，当手掌托盘2的翻转角度达到手腕所承受的舒适上限时，记录部可存储此时的上翻角度和下翻角度，该角度区间为预设数据。而后，控制装置可控制手掌托盘2在预设数据的翻转区间内翻转，以避免患者进入非互动模式时出现损伤现象。与此同时，控制装置可对手掌托盘2的运动速度进行调节，以进一步避免治疗过程出现损伤现象。

优选的，控制装置包括用于对姿态数据进行储存的储存部和用于对姿态数据进行校正的校准部。

需要说明的是，当需要进行互动模式治疗操作时，控制装置的校准部会对手掌姿态进行校准，以确保姿态数据的准确性。此时，储存部可实时接收并储存互动手环1获取的姿态数据，且套在互动手环1上的手掌可以保持自然垂直姿态，或是以一个患者感觉较为舒适的姿态保持，待校准操作完成后 (例如，当健康手掌姿态超过5秒没有变化时，控制装置自动判定校准完成)，而后，可正式开始跟随锻炼操作。

还需要说明的是，在待治疗手掌跟随健康手掌锻炼的过程中，控制装置的储存部会实时采集和计算两个手掌的姿态数据进行对比，以便于控制装置根据对比结果、对手掌托盘2的运动过程进行控制调节。例如，控制装置可采集健康手掌和待治疗手掌的上下翻转的角度和速度，并实时进行对比，然后，通过控制手掌托盘2的速度和工作时间，使得待治疗手掌能够跟随健康手掌进行同步翻转运动。

另外，还需要说明的是，本申请的“上”、“下”等指示的方位或位置关系，是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述和便于理解，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。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的手腕锻炼装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种手腕锻炼装置，其特征在于，包括：

互动手环(1)，用于获取健康手掌的运动姿态；

手掌托盘(2)，用于支撑待治疗手掌；

驱动件(3)，其设于所述手掌托盘(2)下方，用于驱动所述手掌托盘(2)翻转运动；

控制装置，所述互动手环(1)和所述驱动件(3)均与所述控制装置连接，用于存储所述健康手掌的姿态数据、根据所述姿态数据控制所述驱动件(3)运动。

2.根据权利要求1所述的手腕锻炼装置，其特征在于，所述手掌托盘(2)上设有五个用于固定手指的指套(21)和一个用于固定手腕的腕套(22)。

3.根据权利要求2所述的手腕锻炼装置，其特征在于，所述手掌托盘(2)上设有人机交互触摸屏(23)，所述人机交互触摸屏(23)用于显示所述手掌托盘(2)的工作参数、对所述手掌托盘(2)的运动过程进行调节。

4.根据权利要求1所述的手腕锻炼装置，其特征在于，所述驱动件(3)为电动丝杆或充气气囊。

5.根据权利要求1所述的手腕锻炼装置，其特征在于，所述互动手环(1)上设有用于通过读取健康手掌的运动加速度和运动角速度的六轴传感器，所述六轴传感器和所述控制装置连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的手腕锻炼装置，其特征在于，还包括用于判断所述互动手环(1)的状态的判断器，所述判断器和所述控制装置连接；

若所述判断器接收到所述互动手环(1)的数据回应，则向所述控制装置发送进入互动模式的信号，以根据所述姿态数据驱动所述手掌托盘(2)运动；若所述判断器未接收到所述互动手环(1)的数据回应，则向所述控制装置发送进入非互动模式的信号，以根据预设数据驱动所述手掌托盘(2)运动。

7.根据权利要求6所述的手腕锻炼装置，其特征在于，所述控制装置包括记录部，所述记录部用于提前记录在所述手掌托盘(2)的翻转角度达到手腕所承受的舒适上限时的角度区间，所述角度区间为所述预设数据。

8.根据权利要求1至5任一项所述的手腕锻炼装置，其特征在于，所述控制装置包括用于对所述姿态数据进行储存的储存部和用于对所述姿态数据进行校正的校准部。

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