本發(fā)明涉及一種上肢康復訓練系統(tǒng)，更具體地說是用于上肢康復訓練的人機交互系統(tǒng)。

背景技術：

目前，上肢康復訓練機器人主要運用于上肢偏癱患者的運動訓練治療，但現(xiàn)有的上肢康復機器人訓練過程較為枯燥乏味；具科學研究證明，

因此，有必要為訓練者在康復訓練過程中建立一個交互系統(tǒng)，以提高訓練者的訓練的積極性和整體康復訓練效果。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供用于上肢康復訓練的人機交互系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：用于上肢康復訓練的人機交互系統(tǒng)，包括可多維度旋轉(zhuǎn)的上肢訓練機器人，用于與上肢訓練機器人進行信息交互的上位機，用于顯示交互信息的交互界面；所述上肢訓練機器人設有用于捕獲上肢運動形態(tài)的檢測裝置，所述上位機包括用于生成虛擬場景的虛擬現(xiàn)實模塊，所述檢測裝置將采集到上肢運動數(shù)據(jù)信號實時發(fā)送至上位機，上位機通過人工智能算法將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為實時的運動形態(tài)特征，并與虛擬場景結合，以實現(xiàn)人機交互。

其進一步技術方案為：所述交互界面與所述上位機為一體式或分體式。

其進一步技術方案為：所述上肢訓練機器人通過無線wifi與所述上位機聯(lián)接。

其進一步技術方案為：所述上位機為計算機。

其進一步技術方案為：所述檢測裝置包括設于所述上肢訓練機器人的微型慣性傳感器模塊、交互力采集模塊、微處理器；

所述微型慣性傳感器模塊包括：用于捕獲上肢運動信號的加速度計、陀螺儀與磁力計：所述上肢運動信號包括前臂和后臂的擺動軌跡、朝向以及肩關節(jié)內(nèi)收/外展、肩關節(jié)屈/伸、肘關節(jié)屈/伸、前臂內(nèi)旋/外翻、腕關節(jié)屈/伸的運動；

所述交互力采集模塊，用于采集上肢與康復訓練機器人的交互力數(shù)據(jù)；

所述微處理器，用于對接收到的數(shù)據(jù)進行打包處理，并發(fā)送至上位機。

其進一步技術方案為：所述上位機包括用于實現(xiàn)不同交互模式的控制裝置，所述控制裝置包括力矩控制模塊、驅(qū)動模塊；所述交互模式分為主動控制模式、被動控制模式、主被動控制模式；

所述主動控制模式，通過所述交互力采集模塊和微型慣性傳感器模塊采集到上肢在安全范圍內(nèi)的活動數(shù)據(jù)，發(fā)送至上位機，上位機對活動數(shù)據(jù)進行分析和處理轉(zhuǎn)換為具體的運動形態(tài)與所述虛擬現(xiàn)實模塊產(chǎn)生的虛擬場景結合，并發(fā)送指令至力矩控制模塊、驅(qū)動模塊，以控制上肢訓練機器人跟隨訓練者的上肢運動；

所述被動控制模式，所述上位機通過虛擬現(xiàn)實模塊產(chǎn)生的虛擬場景的設定運動軌跡，并通過力矩控制模塊、驅(qū)動模塊控制上肢訓練機器人帶動上肢對運動軌跡進行還原；

所述主被動控制模式，通過交互力采集模塊和微型慣性傳感器模塊采集到上肢的力度和關節(jié)活動度的數(shù)據(jù)信息，將所述數(shù)據(jù)信息發(fā)送至上位機，所述上位機將數(shù)據(jù)信息與虛擬現(xiàn)實模塊所述產(chǎn)生的虛擬場景中所需控制量進行對比，得出控制量，所述上位機根據(jù)所述控制量發(fā)送指令至力矩控制模塊、驅(qū)動模塊，以控制上肢訓練機器人為上肢提供運動路徑和輔助力。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是：本發(fā)明用于上肢康復訓練的人機交互系統(tǒng)中設有上肢訓練機器人和上位機，上位機將訓練者的運動特征與設有的虛擬現(xiàn)實模塊建立得虛擬場景相結合，以實現(xiàn)人機交互，增加訓練過程的趣味性及訓練的主動性；另外，有多重交互模式，可根據(jù)訓練者的自身情況訓著不同的訓練模式，實現(xiàn)有針對性的訓練。

上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征及優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于上肢康復訓練的人機交互系統(tǒng)具體實施例的結構圖；

圖2為本發(fā)明用于上肢康復訓練的人機交互系統(tǒng)具體實施例中的上肢康復機器人。

具體實施方式

為了更充分理解本發(fā)明的技術內(nèi)容，下面結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案進一步介紹和說明，但不局限于此。

請參閱圖1、圖2，本發(fā)明用于上肢康復訓練的人機交互系統(tǒng)，包括五自由維度旋轉(zhuǎn)的上肢訓練機器人，用于與上肢訓練機器人進行信息交互的上位機，用于顯示交互信息的交互界面；上肢訓練機器人設有用于捕獲上肢運動形態(tài)的檢測裝置，上位機包括用于生成虛擬場景的虛擬現(xiàn)實模塊，檢測裝置將采集到上肢運動數(shù)據(jù)信號實時發(fā)送至上位機，上位機通過人工智能算法將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為實時的運動形態(tài)特征，并與虛擬場景結合，以實現(xiàn)人機交互。具體的，上位機為計算機，交互界面與計算機為分體式的，交互界面采用led液晶顯示屏，優(yōu)選地，上肢訓練機器人通過無線wifi與上位機聯(lián)接，兩者可徹底分離，不受空間位置的限制。

進一步的，檢測裝置包括設于上肢訓練機器人的微型慣性傳感器模塊、交互力采集模塊、微處理器；其中，微型慣性傳感器模塊包括：用于捕獲上肢運動信號的加速度計、陀螺儀與磁力計：上肢運動信號包括前臂和后臂的擺動軌跡、朝向以及肩關節(jié)內(nèi)收/外展、肩關節(jié)屈/伸、肘關節(jié)屈/伸、前臂內(nèi)旋/外翻、腕關節(jié)屈/伸的運動；交互力采集模塊，用于采集上肢與康復訓練機器人的交互力數(shù)據(jù)；微處理器，用于對接收到的數(shù)據(jù)進行打包處理，并發(fā)送至上位機。

進一步的，上位機包括用于實現(xiàn)不同交互模式的控制裝置，控制裝置包括力矩控制模塊、驅(qū)動模塊；交互模式分為主動控制模式、被動控制模式、主被動控制模式。

其中，主動控制模式，通過交互力采集模塊和微型慣性傳感器模塊采集到上肢在安全范圍內(nèi)的活動數(shù)據(jù)，發(fā)送至上位機，上位機對活動數(shù)據(jù)進行分析和處理轉(zhuǎn)換為具體的運動形態(tài)與虛擬現(xiàn)實模塊產(chǎn)生的虛擬場景結合，并發(fā)送指令至力矩控制模塊、驅(qū)動模塊，以控制上肢訓練機器人跟隨訓練者的上肢運動。

被動控制模式，上位機通過虛擬現(xiàn)實模塊產(chǎn)生的虛擬場景的設定運動軌跡，并通過力矩控制模塊、驅(qū)動模塊控制上肢訓練機器人帶動上肢對運動軌跡進行還原，此模式無需上肢提供力，完全由上肢訓練機器人帶動上肢運動；

主被動控制模式，通過交互力采集模塊和微型慣性傳感器模塊采集到上肢的力度和關節(jié)活動度的數(shù)據(jù)信息，將數(shù)據(jù)信息發(fā)送至上位機，上位機將數(shù)據(jù)信息與虛擬現(xiàn)實模塊產(chǎn)生的虛擬場景中所需控制量進行對比，得出控制量，上位機根據(jù)控制量發(fā)送指令至力矩控制模塊、驅(qū)動模塊，以控制上肢訓練機器人為上肢提供運動路徑和輔助力，該模式中，是主動控制模式和被動控制模式的兩種運動過程的集合。

具體地，主動控制模式、被動控制模式、主被動控制模式的虛擬場景均為游戲場景，訓練者通過玩游戲的過程對上肢進行了訓練，增加了訓練趣味性。

于其它實施例中，交互界面與上位機為一體式。

于其它實施例中，交互界面采用3d顯示界面。

綜合上述：本發(fā)明用于上肢康復訓練的人機交互系統(tǒng)中設有上肢訓練機器人和上位機，上位機將訓練者的運動特征與設有的虛擬現(xiàn)實模塊建立得虛擬場景相結合，以實現(xiàn)人機交互，增加訓練過程的趣味性及訓練的主動性；另外，有多重交互模式，可根據(jù)訓練者的自身情況訓著不同的訓練模式，實現(xiàn)有針對性的訓練。

上述僅以實施例來進一步說明本發(fā)明的技術內(nèi)容，以便于讀者更容易理解，但不代表本發(fā)明的實施方式僅限于此，任何依本發(fā)明所做的技術延伸或再創(chuàng)造，均受本發(fā)明的保護。本發(fā)明的保護范圍以權利要求書為準。