互动式康复系统、互动式康复装置及互动式康复方法

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种互动式康复系统、互动式康复装置及互动式康复方法。

背景技术

康复治疗对于减轻伤病造成的残疾、减少家庭和社会负担、提高病患人员日常生活与活动能力具有重大意义，特别是对于中风、偏瘫等不能远足或者是生活无法自理的疾病患者，康复治疗具有积极的意义。

目前的康复治疗过程，主要靠患者的自发运动来实现复健，由于复健过程中缺少外界环境的激励，并且，患者自发的运动往往反复无聊且缺乏科学性和针对性，所以，目前，康复治疗的效率往往很低，最终康复的效果也往往很差。

发明内容

本发明提供了一种互动式康复系统、互动式康复装置及互动式康复方法，用以提高病患人员康复治疗的效率。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种互动式康复系统，包括：

肌动力检测模块，用于检测用户肌电信号，并根据所述肌电信号生成运动选项指令；

选控模块，用于根据用户选择的运动选项，生成针对所述运动选项的虚拟图像指令；

显示模块，与所述肌动力检测模块和所述选控模块信号连接，用于根据所述运动选项指令生成并显示相应的供用户选择的运动选项；以及，根据所述虚拟图像指令生成并显示相应的虚拟运动图像。

上述互动式康复系统中，首先，可以通过肌动力检测模块检测用户的肌电信号以对用户的肌动力强度进行评估，然后通过显示模块可以生成并显示与用户肌动力强度适合的运动选项，因此，该互动式康复系统可以针对用户身体状况提供有效的运动方式以供用户选择；其次，该互动式康复系统的选控模块可以检测用户对运动选项的选择信号，然后通过显示模块可以生成并显示与所选运动选项相应的虚拟运动图像，该虚拟图像的场景可以使用户沉浸其中以起到激励用户进行运动的作用。综上所述，上述互动式康复系统可以根据用户身体状况为用户提供合适的运动选项，具有科学性和针对性，并且，通过生成虚拟运动场景可以激励用户进行康复运动，进而可以增强康复运动的乐趣、提升用户的康复信心；因此，上述互动式康复系统可以很大程度上提高病患人员康复治疗的效率。

优选地，所述肌动力检测模块，包括：检测单元，用于获取用户肌电信号；评价单元，用于根据所述肌电信号确定肌体类型和肌动力强度等级，并根据所述肌体类型和肌动力强度等级生成运动选项指令。

优选地，所述肌动力检测模块，还包括：第一存储单元，用于预存储人体各部分的肌电信号；所述评价单元，具体用于将所述用户肌电信号与所述预存储的人体各部分肌电信号进行比对，并根据比对结果确定肌体类型和肌动力强度等级。

优选地，所述选控模块，包括：图像采集单元，用于采集用户手势图像；分析单元，用于根据所述用户手势图像确定用户所选择的运动选项，并生成与所述运动选项对应的虚拟图像指令。

优选地，所述选控模块，还包括：第二存储单元，用于预存储手势图像；所述分析单元，具体用于将所述用户手势图像与所述预存储的手势图像进行比对，并根据比对结果确定用户选择的运动选项。

优选地，所述图像采集单元，还用于采集用户肌体图像；所述显示模块，具体用于：根据所述虚拟图像指令生成并显示所述用户肌体图像以及相应的虚拟运动场景。

优选地，所述互动式康复系统还包括和所述选控模块信号连接的辅助运动模块，用于根据所述虚拟图像指令辅助用户肌体运动。

一种互动式康复设备，包括上述任一技术方案中所述的互动式康复系统。

优选地，所述互动式康复设备还包括身体佩戴装置和头戴装置，其中，所述身体佩戴装置中设有所述肌动力检测模块；所述头戴装置中设有所述显示模块和选控模块。

一种基于上述任一技术方案中所述的互动式康复系统的互动式康复方法，包括如下步骤：

检测用户肌电信号，并根据所述肌电信号生成运动选项指令；

根据所述运动选项指令生成并显示相应的供用户选择的运动选项；

根据用户所选择的运动选项，生成针对所述运动选项的虚拟图像指令；

根据所述虚拟图像指令生成并显示相应的虚拟运动图像。

优选地，所述检测用户肌电信号，并根据所述肌电信号生成运动选项指令，具体包括以下步骤：获取用户肌电信号；根据所述肌电信号确定肌体类型和肌动力强度等级；根据所述肌体类型和肌动力强度等级生成运动选项指令。

优选地，所述根据用户肌电信号确定肌体类型和肌动力强度等级，具体包括：将所述用户肌电信号与预存的人体各部分肌电信号进行比对，并根据比对结果确定用户的肌体类型和肌动力强度等级。

优选地，所述根据用户选择的运动选项生成针对所述运动选项的虚拟图像指令，具体包括以下步骤：采集用户手势图像；根据所述用户手势图像确定用户选择的运动选项；生成针对所述运动选项的虚拟图像指令。

优选地，所述根据用户手势图像确定用户选择的运动选项，包括：将所述用户手势图像与预存的手势图像进行比对，并根据比对结果确定用户手势图像所对应的运动选项。

优选地，所述根据虚拟图像指令生成并显示相应的虚拟运动图像，具体包括：采集用户肌体图像；根据所述虚拟图像指令生成并显示所述用户肌体图像以及相应的虚拟运动场景。

优选地，所述互动式康复方法还包括：根据所述虚拟图像指令辅助用户肌体运动。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种互动式康复设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种互动式康复设备中肌动力检测模块的工作流程图；

图3为本发明实施例提供的一种互动式康复设备中选控模块的工作流程图；

图4为本发明实施例提供的一种互动式康复方法的流程图；

图5为本发明另一实施例提供的一种互动式康复方法的流程图。

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。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。

请参考图1～图5。

如图1所示，本发明实施例提供的一种互动式康复系统，包括：

肌动力检测模块1，用于检测用户肌电信号，并根据该肌电信号生成运动选项指令；

选控模块2，用于根据用户选择的运动选项，生成针对该运动选项的虚拟图像指令；

显示模块3，与肌动力检测模块和选控模块信号连接，用于根据肌动力检测模块发送来的运动选项指令生成并显示相应的运动选项；以及，根据选控模块发送来的虚拟图像指令生成并显示相应的供用户选择的虚拟运动图像。

上述互动式康复系统中，首先，可以通过肌动力检测模块1检测用户的肌电信号以对用户的肌动力强度进行评估，然后通过显示模块3可以生成并显示与用户肌动力强度适合的运动选项，因此，该互动式康复系统可以针对用户身体状况提供有效的运动方式以供用户选择；其次，该互动式康复系统的选控模块2可以检测用户对运动选项的选择信号，然后通过显示模块3可以生成并显示与所选运动选项相应的虚拟运动图像，该虚拟图像的场景可以使用户沉浸其中以起到激励用户进行运动的作用。综上所述，上述互动式康复系统可以根据用户身体状况为用户提供合适的运动选项，具有科学性和针对性，并且，通过生成虚拟运动场景可以激励用户进行康复运动，进而可以增强康复运动的乐趣、提升用户的康复信心；因此，上述互动式康复系统可以很大程度上提高病患人员康复治疗的效率。

如图1所示，一种具体的实施例中，肌动力检测模块1可以包括检测单元11和评价单元12，其中：

检测单元11用于获取用户肌电信号；

评价单元12用于根据获取的用户肌电信号确定所测肌体的类型和肌动力强度等级，并根据肌体类型和肌动力强度等级生成运动选项指令。

如图1所示，进一步地，一种具体的实施例中，肌动力检测模块1还可以包括用于预存储人体各部分肌电信号的第一存储单元13；而评价单元12可以通过将用户肌动力强度数据与第一存储单元13预存储的人体各部分肌电信号进行比对，并根据比对结果确定肌体类型和肌动力强度等级。

具体地，例如，第一存储单元13预存储的人体各部分肌电信号按肌体类型可以分为肩膀、上肢、大腿、小腿等部位信号，按肌动力强度等级可以分为强、中、弱三个等级的信号；当评价单元12进行信号的比对分析，确定肌体类型为上肢、肌动力强度等级为弱时，则可以生成对肌动力强度要求较低的相应几项运动的运动选项指令，如相应的运动可以包括握杯训练、倒水训练、写字训练、太极训练等；然后，根据上述几项运动的运动选项指令，显示模块3可以生成并显示上述运动选项以供用户进行选择。

如图2所示，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，肌动力检测模块1的工作流程可以包括：

步骤S101，采集用户的肌电信号；

步骤S102，将采集到的肌电信号与预存的人体各部分肌电信号进行匹配；

若采集到的肌电信号与预存的某一肌电信号匹配成功时，则依次执行以下步骤：

步骤S103，确定与采集到的肌电信号匹配成功的预存肌电信号所对应的肢体类型和肌动力强度等级，并查找该肢体类型和肌动力强度等级对应的运动选项控制指令；

步骤S104，将运动选项控制指令发送至显示模块，以控制显示模块显示相应的运动选项；

若采集到的肌电信号与预存的任一肌电信号都不匹配，则重新执行步骤S101。

如图1所示，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，选控模块2可以包括图像采集单元21和分析单元22，其中：

图像采集单元21用于采集用户手势图像；具体的，该图像采集单元21可以是摄像头、拍照镜头或图像传感器等具有图像采集功能的设备。

分析单元22用于根据用户手势图像确定用户选择的运动选项，并生成与运动选项对应的虚拟图像指令。

如图1所示，进一步地，一种具体的实施例中，选控模块2还可以包括用于预存储手势图像的第二存储单元23；而分析单元22可以通过将用户手势图像与第二存储单元23预存储的手势图像进行比对，并根据比对结果确定用户选择的运动选项。

具体地，例如，用户如果想选择握杯训练，则可以通过作出握杯的手势来进行选择，此时，分析单元22可以通过将获取的图像中用户手势轮廓与预存储图像中的手势轮廓进行比对来确定用户选择了握杯训练选项，并生成与握杯训练运动选项对应的虚拟图像指令；然后，根据该虚拟图像指令，显示模块3可以生成并显示相应的虚拟运动图像，该虚拟运动图像中可以包括如桌子、杯子等物体的虚拟场景，也可以为手部握杯的动画图像。

如图1所示，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，上述图像采集单元21还可以用于采集用户肌体图像；该用户肌体图像可以是用户整个身体的图像也可以是评价单元12所确定的肌体部位的图像；而显示模块3在根据虚拟图像指令生成并显示相应虚拟场景或者动画图像时，可以同时生成并显示用户的肌体图像，即虚拟运动图像中不仅可以包括相应的虚拟场景或动画图像，还可以包括用户的肌体图像；进而，可以使用户能够观察到自身肌体在虚拟场景中的动作和作用效果，从而，可以使用户感觉到康复运动中的进步和乐趣，提升用户进行康复运动的毅力和信心。

如图1所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，本发明的互动式康复系统还可以包括和选控模块2信号连接的辅助运动模块4，该辅助运动模块4可以根据选控模块2生成的虚拟图像指令辅助用户进行肌体运动；具体地，辅助运动模块4可以包括如机械臂等机械结构，通过辅助运动模块4可以帮助难以实现自主运动的用户进行康复运动，进而以提高康复治疗的效率、并提升用户的信心。

如图3所示，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，选控模块2的工作流程可以包括：

步骤S201，采集用户手势图像；

步骤S202，根据用户手势图像获取用户手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息；

步骤S203，将获取的手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息与预存的手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息进行匹配；

若获取的手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息与预存的某一手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息匹配成功，则依次执行以下步骤：

步骤S204，查找与获取的手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息匹配成功的预存手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息所对应的虚拟图像控制指令；

步骤S205，将虚拟图像控制指令发送至显示模块、以控制显示模块显示虚拟场景和用户的手势图像，同时，将该虚拟图像控制指令发送至辅助运动模块、以控制辅助运动模块辅助用户进行运动；

若获取的手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息与预存的任一手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息都不匹配，则重新执行步骤S201。

如图1所示，本发明实施例还提供了一种互动式康复设备，该互动式康复设备包括上述任一实施例中的互动式康复系统。

一种具体的实施例中，上述互动式康复设备还可以包括身体佩戴装置5和头戴装置6，其中，

互动式康复系统的肌动力检测模块1可以设置于上述身体佩戴装置5中；

互动式康复系统的选控模块2和显示模块3可以设置于上述头戴装置6中。

进一步地，互动式康复系统中的辅助运动模块4也可以设置于身体佩戴装置5中。

一种优选的实施例中，身体佩戴装置5中的功能模块与头戴装置6中的功能模块之间可通过无线连接，如利用WiFi、蓝牙、ZigBee等无线通信连接。

进一步优选地，身体佩戴装置5可以是部分肢体佩戴的机械结构，也可以是全身佩戴的机械结构。头戴装置6可以是轻便型的智能眼镜，也可以是轻型的头盔。

基于本发明提供的互动式康复系统，本发明实施例还提供了一种互动式康复方法，如图4所示，该互动式康复方法包括如下步骤：

步骤S301，检测用户肌电信号，并根据该肌电信号生成运动选项指令；

步骤S302，根据运动选项指令生成并显示相应的供用户选择的运动选项；

步骤S303，根据用户所选择的运动选项，生成针对该运动选项的虚拟图像指令；

步骤S304，根据虚拟图像指令生成并显示相应的虚拟运动图像。

上述互动式康复方法，首先，通过步骤S301和步骤S302，可以实现针对用户身体状况提供有效的运动方式以供用户进行选择；其次，通过步骤S303和步骤S304可以生成并显示用户所选运动选项的虚拟运动图像，以使用户可以沉浸在虚拟场景中进行运动。综上所述，上述互动式康复方法可以根据用户身体状况为用户提供合适的运动选项，具有科学性和针对性；并且，通过生成虚拟运动场景可以激励用户进行康复运动，进而可以增强康复运动的乐趣、提升用户的康复信心；因此，上述互动式康复方法可以很大程度上提高病患人员康复治疗的效率。

如图4所示，一种具体的实施例中，步骤S301，检测用户肌电信号，并根据该肌电信号生成运动选项指令，具体可以包括以下步骤：

获取用户肌电信号；

根据获取的肌电信号确定肌体类型和肌动力强度等级；

根据肌体类型和肌动力强度等级生成运动选项指令。

在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，根据获取的肌电信号确定肌体类型和肌动力强度等级，可以通过以下方式实现：

将获取的肌电信号与预存的人体各部分肌电信号进行比对，并根据比对结果确定用户的肌体类型和肌动力强度等级。

具体地，例如，预存储的人体各部分肌电信号，按肌体类型可以分为肩膀、上肢、大腿、小腿等部位信号，按肌动力强度等级可以分为强、中、弱三个等级信号；当通过比对分析确定肌体类型为上肢、肌动力强度等级为弱时，则可以生成对肌动力强度要求较低的相应几项运动的运动选项指令，如相应的运动可以包括握杯训练、倒水训练、写字训练、太极训练等；然后，通过生成并显示上述运动选项以提供给用户进行选择。

如图2和图4所示，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，步骤S301的工作流程可以包括：

步骤S101，采集用户的肌电信号；

步骤S102，将采集到的肌电信号与预存的人体各部分肌电信号进行匹配；

若采集到的肌电信号与预存的某一肌电信号匹配成功时，则依次执行以下步骤：

步骤S103，确定与采集到的肌电信号匹配成功的预存肌电信号所对应的肢体类型和肌动力强度等级，并查找该肢体类型和肌动力强度等级对应的运动选项控制指令；

步骤S104，将运动选项控制指令发送至显示模块，以控制显示模块显示相应的运动选项；

若采集到的肌电信号与预存的任一肌电信号都不匹配，则重新执行步骤S101。

如图4所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，步骤S303，根据用户所选择的运动选项，生成针对该运动选项的虚拟图像指令，具体可以包括以下步骤：

采集用户手势图像；

根据用户手势图像确定用户选择的运动选项；

生成针对该运动选项的虚拟图像指令。

在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，根据用户手势图像确定用户选择的运动选项，可以通过以下方式实现：

将用户手势图像与预存的手势图像进行比对，并根据比对结果确定用户手势图像所对应的运动选项。

具体地，例如，用户如果想选择握杯训练时，可以通过作出握杯的手势来进行选择；此时，可以通过将采集的用户手势轮廓与预存储的手势轮廓进行比对来确定用户选择了握杯训练选项；然后，可以通过生成与握杯训练运动选项对应的虚拟图像指令，并根据该虚拟图像指令生成并显示相应的虚拟运动图像，具体地，该与握杯训练选项对应的虚拟运动图像中可以包括如桌子、杯子等物体的虚拟场景，也可以为手部握杯的动画图像。

如图2所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，步骤S304，根据虚拟图像指令生成并显示相应的虚拟运动图像，具体可以包括：

采集用户肌体图像；

根据虚拟图像指令生成并显示用户肌体图像以及与用户所选运动选项相应的虚拟运动场景；即虚拟运动图像中不仅可以包括虚拟场景或动画图像等虚拟运动场景，也可以包括用户的肌体图像；进而，可以使用户能够观察到自身肌体在虚拟场景中的动作和作用效果，从而，可以使用户感觉到康复运动中的进步和乐趣，提升用户进行康复运动的毅力和信心。

在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，本发明的互动式康复方法还可以包括以下步骤：

根据虚拟图像指令辅助用户进行肌体运动。

通过辅助用户进行肌体运动可以帮助难以实现自主运动的用户进行康复运动，进而以提高康复治疗的效率、并提升用户的康复信心和毅力。

如图3和图4所示，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，步骤S303的工作流程可以包括：

步骤S201，采集用户手势图像；

步骤S202，根据用户手势图像获取用户手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息；

步骤S203，将获取的手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息与预存的手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息进行匹配；

若获取的手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息与预存的某一手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息匹配成功，则依次执行以下步骤：

步骤S204，查找与获取的手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息匹配成功的预存手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息所对应的虚拟图像控制指令；

步骤S205，将虚拟图像控制指令发送至显示模块、以控制显示模块显示虚拟场景和用户的手势图像，同时，将该虚拟图像控制指令发送至辅助运动模块、以控制辅助运动模块辅助用户进行运动；

若获取的手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息与预存的任一手势边缘轮廓和手势运动轨迹信息都不匹配，则重新执行步骤S201。

如图5所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，本发明互动式康复方法，具体可以包括如下步骤：

步骤S401，获取用户肌电信号；

步骤S402，根据获取的肌电信号确定肌体类型和肌动力强度等级；

步骤S403，根据肌体类型和肌动力强度等级生成运动选项指令；

步骤S404，根据运动选项指令生成并显示相应的供用户选择的运动选项；

步骤S405，采集用户手势图像；

步骤S406，根据用户手势图像确定用户选择的运动选项；

步骤S407，生成针对该运动选项的虚拟图像指令；

步骤S408，根据虚拟图像指令生成并显示相应的虚拟运动图像、并辅助用户进行肌体运动。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。