專利名稱：智能康復(fù)訓(xùn)練儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種醫(yī)療康復(fù)訓(xùn)練器材，具體為一種多功能的智能康復(fù)訓(xùn)練儀。
背景技術(shù)：
目前，我國對康復(fù)醫(yī)學(xué)越來越重視，政府正在加強康復(fù)醫(yī)院和社區(qū)康復(fù)中心的建設(shè)，并要求全國二級以上醫(yī)院在2015年前必須開設(shè)康復(fù)醫(yī)學(xué)科，因此，我國對康復(fù)器材的需求量也將越來越大。但是，目前很多智能化康復(fù)設(shè)備研究仍處于起步階段，一些簡單的康復(fù)器械應(yīng)用范圍窄、定位精度差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場對智能化、人機工程化康復(fù)機器人的需求，而相對智能化的康復(fù)器械大都存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高的缺陷，不能夠被廣泛應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的技術(shù)目的在于彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使用方便、功能全面且兼具娛樂性的手部康復(fù)訓(xùn)練儀，本實用新型的技術(shù)方案為一種智能康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于，包括上位機、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒和肢體訓(xùn)練單元，所述肢體訓(xùn)練單元設(shè)有用于患者實施訓(xùn)練的操作部件以及感應(yīng)所述操作部件運動狀態(tài)的傳感裝置，所述傳感裝置與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒連接，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒將傳感器傳輸?shù)碾娦盘栟D(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送至上位機中處理，所述上位機設(shè)有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)管理模塊，采集患者訓(xùn)練過程中肢體訓(xùn)練單元傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)按照上位機中預(yù)先建立的患者檔案分類存儲并管理；數(shù)據(jù)分析模塊，按照預(yù)先設(shè)置的評價標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)管理模塊采集存儲的數(shù)據(jù)進行評價分析并輸出結(jié)果。進一步地，所述上位機可設(shè)置虛擬游戲模塊，患者通過改變所述操作部件的運動狀態(tài)模擬游戲的虛擬角色，虛擬游戲模塊的控制系統(tǒng)根據(jù)所述數(shù)據(jù)管理模塊采集的實時數(shù)據(jù)選擇驅(qū)動游戲進行或顯示的內(nèi)容，并通過顯示屏顯示游戲的進程。所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒包括主控電路板和微控制系統(tǒng)，微控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)分辨數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒各接口所連接傳感器類型的識別機制，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒上設(shè)有若干與所述傳感裝置連接的接口。所述微控制系統(tǒng)可優(yōu)選采用Stm32微控制器等。所述肢體訓(xùn)練單元包括角度運動訓(xùn)練器、握力測量訓(xùn)練器、捏力測量訓(xùn)練器和中央阻抗訓(xùn)練器。所述角度運動訓(xùn)練器包括若干貼在軀體關(guān)節(jié)處的內(nèi)置傳感器的貼片，通過所述貼片采集軀體關(guān)節(jié)處包括屈伸范圍和旋轉(zhuǎn)角度在內(nèi)的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)。進一步地，所述貼片可設(shè)為箱型，貼片外側(cè)面中的一面或多面根據(jù)貼片使用的關(guān)節(jié)位置設(shè)為平面或弧形面。所述中央阻抗訓(xùn)練器的阻尼產(chǎn)生機構(gòu)采用可調(diào)阻尼器，并在訓(xùn)練器外部設(shè)有調(diào)整阻尼器阻抗值的刻度盤，方便患者根據(jù)自身狀況選擇合適的訓(xùn)練強度。中央阻抗訓(xùn)練器的傳感裝置優(yōu)選采用光電編碼器，這種非接觸的方式計量精度高、部件使用壽命長，所述光電編碼器的碼盤安裝在可調(diào)阻尼器的轉(zhuǎn)動主軸上，實時采集可調(diào)阻尼器的角度變化信息。作為優(yōu)選，所述可調(diào)阻尼器采用磁阻尼器。所述握力測量訓(xùn)練器的操作部件包括并列設(shè)置的掌握把和指握把，所述掌握把、指握把與手部的接觸面設(shè)為與手掌形狀契合的弧形；掌握把和指握把的上下兩端通過壓掣件連接，所述壓掣件的桿身上設(shè)有若干平行間隔設(shè)置的隔板，所述指握把的上下兩端卡在任兩隔板之間的間隙內(nèi)，所述掌握把在上下兩端的把筒內(nèi)各設(shè)有一傳感器，上位機通過集合兩傳感器的數(shù)據(jù)計算出握力值?；颊咴谑褂梦樟y量訓(xùn)練器的時候，可根據(jù)手掌的大小或設(shè)定的訓(xùn)練強度來選擇指握把卡在壓掣件上的位置，即指握把和掌握把之間的間距。所述捏力測量訓(xùn)練器包括一圓盤狀的受力器，圓盤的上下兩面為手指的施力部 位。本實用新型的有益效果本實用新型通過在訓(xùn)練器材上設(shè)置傳感器，可將患者在各種類型訓(xùn)練器上的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)反映到上位機中，進行管理和分析，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便；且訓(xùn)練器材和上位機采用分體設(shè)計，通過接口連接，方便了設(shè)備的維護和更換，降低了成本，儀器的功能也可通過增加訓(xùn)練器材的種類來進一步拓展，同時本實用新型游戲模式的設(shè)置增強了儀器的娛樂性和趣味性，適合在本領(lǐng)域內(nèi)推廣應(yīng)用。

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是角度運動訓(xùn)練器貼片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是握力測量訓(xùn)練器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是捏力測量訓(xùn)練器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是中央阻抗訓(xùn)練器的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是中央阻抗訓(xùn)練器的背面結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是中央阻抗訓(xùn)練器實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是中央阻抗訓(xùn)練器實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是中央阻抗訓(xùn)練器實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；上圖中，1、上位機；2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒；3、捏力測量訓(xùn)練器；4、握力測量訓(xùn)練器，41、指握把，42、掌握把，43、壓掣件；5、角度運動訓(xùn)練器；6、中央阻抗訓(xùn)練器。
具體實施方式
為了闡明本實用新型的技術(shù)方案及技術(shù)目的，
以下結(jié)合附圖及具體實施方式
對本實用新型做進一步的介紹。如圖1所示，一種智能康復(fù)訓(xùn)練儀，包括上位機PC、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒和多個肢體訓(xùn)練單元，所述肢體訓(xùn)練單元包括角度運動訓(xùn)練器5、握力測量訓(xùn)練器4、捏力測量訓(xùn)練器3和中央阻抗訓(xùn)練器6等。所述肢體訓(xùn)練單元設(shè)有用于患者實施訓(xùn)練的操作部件以及感應(yīng)所述操作部件運動狀態(tài)的傳感裝置，所述傳感裝置通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒2與上位機連接，傳感裝置將肢體訓(xùn)練單元的運動信號轉(zhuǎn)換為電信號，而數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒2將傳感器傳輸?shù)碾娦盘栟D(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送至上位機I中處理。上位機I設(shè)有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和虛擬游戲模塊，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)管理模塊，采集患者訓(xùn)練過程中肢體訓(xùn)練單元傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)按照預(yù)先建立的檔案分類存儲并管理；數(shù)據(jù)分析模塊，按照預(yù)先設(shè)置的評價標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)管理模塊采集存儲的數(shù)據(jù)進行評價分析并輸出結(jié)果。用戶使用的具體過程如下用戶通過游戲界面操作上位機的軟件系統(tǒng)，首先建立游戲中的個人檔案和管理設(shè) 置，根據(jù)用戶訓(xùn)練的需要選擇相應(yīng)的訓(xùn)練單元，用戶控制操作部件來完成游戲，肢體訓(xùn)練單元的傳感器將用戶訓(xùn)練過程中的運動狀態(tài)信號通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒傳輸給上位機，上位機進行數(shù)據(jù)處理，記錄訓(xùn)練結(jié)果并分析，最終輸出分析結(jié)果。游戲內(nèi)容如接水果、字母排序等，在游戲過程中，患者通過改變所述操作部件的運動狀態(tài)模擬游戲的虛擬角色，虛擬游戲模塊的控制系統(tǒng)根據(jù)所述數(shù)據(jù)管理模塊采集的實時數(shù)據(jù)選擇驅(qū)動游戲進行或顯示的內(nèi)容，并通過顯示屏顯示游戲的進程。所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒2包括主控電路板和微控制系統(tǒng)，所述微控制系統(tǒng)采用stm32微控制器，如圖2所示，該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒2設(shè)有四個通用的標(biāo)準(zhǔn)傳感器接口，用來連接上述四個肢體訓(xùn)練單元的傳感裝置，微控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)識別機制來區(qū)分各種不同的肢體訓(xùn)練單元的傳感器類型，使訓(xùn)練單元在連接轉(zhuǎn)接盒時可插入任一個接口，而數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒2通過串口將轉(zhuǎn)換后的信號發(fā)送給上位機I。同時為了方便使用，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒2可采用USB接口的形式與上位機連接，但數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒2需要對串口信號進行轉(zhuǎn)換。所述角度運動訓(xùn)練器5包括若干貼在軀體關(guān)節(jié)處的內(nèi)置傳感器的箱型貼片，通過所述貼片采集軀體關(guān)節(jié)處的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)，如肩關(guān)節(jié)的外擺和內(nèi)收、肘關(guān)節(jié)和指關(guān)節(jié)的屈伸、頭部的轉(zhuǎn)動等。同時為符合人體手指、手臂等關(guān)節(jié)的擾度，可將貼片設(shè)計為多種不同的弧面和平面，供用戶選擇使用，如圖3所示。如圖4所示，所述握力測量訓(xùn)練器4的操作部件包括并列設(shè)置的掌握把42和指握把41，所述掌握把42、指握把41與手部的接觸面設(shè)為與手掌形狀契合的弧形；掌握把42和指握把41的上下兩端通過壓掣件43連接，所述壓掣件43的桿身上設(shè)有若干平行間隔設(shè)置的隔板，所述指握把41根據(jù)使用者手掌的大小卡在相應(yīng)的隔板之間。所述掌握把42在上下兩端的把筒內(nèi)各設(shè)有一傳感器，上位機通過集合兩傳感器的數(shù)據(jù)計算出平均的握力值，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確。如圖5所示，所述捏力測量訓(xùn)練器3包括一圓盤狀的受力器，圓盤的上下兩面為手指的施力部位。使用時，患者使用中指、食指和拇指捏住受力器，根據(jù)上位機的信息提示控制捏力的大小完成訓(xùn)練，上位機根據(jù)患者的完成情況記錄數(shù)據(jù)，并分析手指肌力的水平。所述中央阻抗訓(xùn)練器6的阻尼產(chǎn)生機構(gòu)采用可調(diào)磁阻尼器，并在訓(xùn)練器外部設(shè)有調(diào)整阻尼器阻抗值的刻度盤，如圖7所示，刻度盤份為12個等級，方便患者轉(zhuǎn)換不同的阻抗力。中央阻抗訓(xùn)練器6的傳感裝置采用光電編碼器，所述光電編碼器的碼盤安裝在可調(diào)阻尼器的轉(zhuǎn)動主軸上，在患者轉(zhuǎn)動阻抗器的手柄時，實時采集所述轉(zhuǎn)動主軸的角度變換。同時，如圖8、圖9和圖10所示，中央阻抗訓(xùn)練器可通過設(shè)置不同結(jié)構(gòu)的手柄適應(yīng)患者不同肢體部位的阻抗訓(xùn)練。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及 其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種智能康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于，包括上位機、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒和肢體訓(xùn)練單元，所述肢體訓(xùn)練單元設(shè)有用于患者實施訓(xùn)練的操作部件以及感應(yīng)所述操作部件運動狀態(tài)的傳感裝置，所述傳感裝置與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒連接，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒將傳感器傳輸?shù)碾娦盘栟D(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送至上位機中處理，所述上位機設(shè)有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒包括主控電路板和微控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒上設(shè)有若干與所述傳感裝置連接的接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種智能康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于，所述肢體訓(xùn)練單元包括角度運動訓(xùn)練器、握力測量訓(xùn)練器、捏力測量訓(xùn)練器和中央阻抗訓(xùn)練器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于，所述角度運動訓(xùn)練器包括若干貼在軀體關(guān)節(jié)處的貼片，所述貼片內(nèi)設(shè)采集軀體關(guān)節(jié)處包括屈伸范圍和旋轉(zhuǎn)角度在內(nèi)的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于，所述貼片設(shè)為箱型，貼片外側(cè)面中的一面或多面根據(jù)貼片使用的關(guān)節(jié)位置設(shè)為平面或弧形面。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于，所述中央阻抗訓(xùn)練器的阻尼產(chǎn)生機構(gòu)采用可調(diào)阻尼器，并在訓(xùn)練器外部設(shè)有調(diào)整阻尼器阻抗值的刻度盤，中央阻抗訓(xùn)練器的傳感裝置采用光電編碼器，所述光電編碼器的碼盤安裝在可調(diào)阻尼器的轉(zhuǎn)動主軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種智能康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于，所述可調(diào)阻尼器為磁阻尼器。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于，所述握力測量訓(xùn)練器的操作部件包括并列設(shè)置的掌握把和指握把，所述掌握把、指握把與手部的接觸面設(shè)為與手掌形狀契合的弧形；掌握把和指握把的上下兩端通過壓掣件連接，所述壓掣件的桿身上設(shè)有若干平行間隔設(shè)置的隔板，所述指握把的上下兩端卡在任兩隔板之間的間隙內(nèi)，所述掌握把在上下兩端的把筒內(nèi)各設(shè)有一傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于，所述捏力測量訓(xùn)練器包括一圓盤狀的受力器，圓盤的上下兩面為手指的施力部位。
專利摘要一種智能康復(fù)訓(xùn)練儀，其特征在于，包括上位機、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒和肢體訓(xùn)練單元，所述肢體訓(xùn)練單元設(shè)有用于患者實施訓(xùn)練的操作部件以及感應(yīng)所述操作部件運動狀態(tài)的傳感裝置，所述傳感裝置與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒連接，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接盒將傳感器傳輸?shù)碾娦盘栟D(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送至上位機中處理，所述上位機設(shè)有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。本實用新型可通過上位機采集患者使用肢體訓(xùn)練器械的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并通過建檔的方式對患者的訓(xùn)練情況進行分類管理和分析，使患者和醫(yī)生可以直觀、及時地了解康復(fù)訓(xùn)練的進程，并且本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、容易維護，通過游戲模塊的設(shè)置，可進一步增強本實用新型的娛樂性和趣味性。
文檔編號A63B24/00GK202821359SQ20122045860
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者黃觀庭, 陳燕云, 毛代西, 吳魏, 李智明, 孫坤, 唐粲, 程勝, 張建偉 申請人:昆山市工業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司