一種虛擬現(xiàn)實康復系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種虛擬現(xiàn)實康復系統(tǒng)，屬于虛擬現(xiàn)實裝置技術領域，包括步行訓練機，可攜帶式腳部重心檢測器，體重支撐回饋控制裝置，障礙物模擬裝置。所述步行訓練機的臺面上設有走步機，底面設有中心支柱和電動缸，所述走步機的轉(zhuǎn)速及所述臺面的傾斜角度均有主控電腦控制。本實用新型的康復系統(tǒng)，病患在訓練過程中經(jīng)由步行訓練機移動，障礙物模擬裝置互動以及虛擬現(xiàn)實視覺影像及聽覺音效的同步配合下，使受測者宛如置身于真實環(huán)境中，模擬居家環(huán)境、上下斜坡及不同路面的步行條件和環(huán)境，發(fā)揮環(huán)境適應步行訓練的效果。
【專利說明】
一種虛擬現(xiàn)實康復系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型屬于虛擬現(xiàn)實裝置技術領域，尤其是一種虛擬現(xiàn)實康復系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著國內(nèi)醫(yī)療技術的進步，生活水平的提供，人民的平均壽命隨之延長。但由于年齡的增長所伴隨而來的是不可避免的肢體功能退化和慢性病，使得老年人生活品質(zhì)受到嚴重影響。除此之外，國內(nèi)交通和意外事故頻發(fā)，患者常會產(chǎn)生運動障礙后遺癥，導致病患行動不便，影響生活自理。
[0003]康復治療的目的在于誘健、重建和補償病患缺失的肢體功能，和正常人一樣過獨立的生活。然而運動功能障礙病患在醫(yī)院經(jīng)過一段時間的恢復治療后，大約有八成到九成恢復步行功能，但當其出院回家后，真正能夠步行的只有四成，主要原因在于環(huán)境適應問題，病患在進行康復訓練時，需要在一種特殊的環(huán)境下進行，而病患在家里所面對的居家環(huán)境不如醫(yī)院的訓練環(huán)境。因此需要開發(fā)一套協(xié)助病患在家中便能在虛擬環(huán)境中重復學習姿勢控制機適應真實環(huán)境步行能力的設備。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型提出了一種虛擬現(xiàn)實康復系統(tǒng)，能滿足中樞神經(jīng)運動功能障礙病患在虛擬影像環(huán)境下，模擬在真實的生活環(huán)境中訓練步行。
[0005]本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]一種虛擬現(xiàn)實康復系統(tǒng)，包括:
[0007]步行訓練機，所述步行訓練機的臺面上設有走步機，底面設有中心支柱和電動缸，所述走步機的轉(zhuǎn)速及所述臺面的傾斜角度均有主控電腦控制；
[0008]可攜帶式腳部重心檢測器，包括鞋套及貼附在所述鞋套底面的若干個薄膜式壓力傳感器，所述壓力傳感器檢測受測者步行時腳底與地面接觸的垂直正向壓力，壓力信號經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器后，輸入至所述主控電腦；
[0009]體重支撐回饋控制裝置，包括設于架體上的固定桿，伸縮內(nèi)桿與所述固定桿相套合，所述伸縮內(nèi)桿上設有架桿，所述架桿上設有兩個吊鉤，所述吊鉤上懸掛安全吊帶；
[0010]障礙物模擬裝置，包括模板架，所述模板架底面設有四個支柱彈簧，兩側設有豎向?qū)Р?，頂面兩側設有橫向?qū)Р?，前側上方安裝有電磁閥，多個障礙物模擬模板兩側設有卡榫，所述卡榫安裝在所述豎向?qū)Р蹆?nèi)。
[0011]作為優(yōu)選，所述中心支柱的上端裝設有萬向接頭，所述電動缸的上下兩端分別裝設有單向接頭。
[0012]本實用新型通過提供的虛擬現(xiàn)實康復系統(tǒng)，其有益效果在于:病患在訓練過程中經(jīng)由步行訓練機移動，障礙物模擬裝置互動以及虛擬現(xiàn)實視覺影像及聽覺音效的同步配合下，使受測者宛如置身于真實環(huán)境中，模擬居家環(huán)境、上下斜坡及不同路面的步行條件和環(huán)境，發(fā)揮環(huán)境適應步行訓練的效果。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為本實用新型的硬件結構示意圖；
[0015]圖2為圖1中步行訓練機I的結構圖；
[0016]圖3為圖1中可攜帶式腳部重心檢測器3的示意圖；
[0017]圖4為圖1中體重支撐回饋控制裝置8的示意圖；
[0018]圖5為圖1中障礙物模擬裝置9的示意圖；
[0019]圖6為圖5中模擬模板被鏈條卡榫卡持的示意圖；
[0020]圖7為硬件安裝位置的使用示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0022]如圖1所示，本實施例的主要部件包括:步行訓練機1、主控電腦2、可攜帶式腳部重心檢測器3、肌點信號接收器4、膝關節(jié)運動參數(shù)檢測器5、資料接收單元51、頭部方位追蹤器
6、活動平臺傾斜調(diào)整機構7及其感應器70，體重支撐回饋控制裝置8及其感應器80、障礙物模擬裝置9、虛擬場景資料庫90、虛擬場景影音處理單元98、數(shù)模轉(zhuǎn)換器1。
[0023]參閱圖2，步行訓練機主要包括常用的走步機11，該步行機11由一排滾輪繞設回轉(zhuǎn)皮帶12，有馬達13通過鏈條14來傳動。其通過控制箱18裝配速度控制電路，有主控電腦2的程序來操控步行訓練機I頂面走步機11回轉(zhuǎn)皮帶12的速度。
[0024]主控電腦2作為本實施例的人機界面，供治療師輸入病患資料，選址不同環(huán)境訓練模式，設定相關硬件參數(shù)，進行硬件起始條件的校正、歸零，并與病患在接受不同虛擬環(huán)境影響進行環(huán)境適應，姿勢平衡及功能性或能力測試時，及時偵測收集病患腳部中心搖擺程度，膝關節(jié)活動運動參數(shù)和肌電信號等生理信號，另外還須作為操控不同環(huán)境適應和姿勢控制康復訓練模式下各個硬件元件整合控制中心及訓練過程生理信號檢測資料的處理單
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[0025]主控電腦選用一般的個人電腦，當病患需要進行環(huán)境適應步行平衡評估與訓練時，其虛擬環(huán)境事件影像可利用電腦顯示器21，并同步與虛擬現(xiàn)實所使用的頭盔顯示器22上呈現(xiàn)，病患則可依據(jù)頭盔顯示器22所顯示的畫面產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實環(huán)境的情景進行訓練。當病患利用頭盔顯示器22進行影像顯示時，控制信號由主控電腦2和頭盔顯示器22連接傳輸使用。
[0026]參閱圖3，可攜帶式腳部重心檢測器3利用八至十二組薄膜式壓力傳感器31分別貼附在鞋套底面32的適當位置，供受測者左右腳穿套，以供檢測受測者在步行時腳底與地面接觸是哥哥檢測點的垂直正向壓力，這些垂直壓力信號經(jīng)由賦有校正歸零電路30的信號轉(zhuǎn)換器33放大、濾波處理后，再經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器34或單晶片微處理器35將壓力信號轉(zhuǎn)成電腦所能接受的數(shù)字信號。主控電腦2在接收左右腳各組壓力資料后，通過腳底壓力檢測模塊36級其校正歸零模塊37，計算左右腳的個別腳壓中心在前后和左右方向的坐標位置，而后計算雙腳總和的腳壓中心坐標位置及兩腳載重分配百分比例，并輸出至患者能了解及掌握自我站立雙腳狀況與平衡程度的信號顯示設備38，促使自行調(diào)整左右腳著力狀態(tài)。對于視覺障礙患者，則將輔以音樂盒語言等聽覺回饋裝置，發(fā)揮提示自我矯正姿勢平衡的功效。
[0027]肌點信號接收器4在使用時將電極片41貼附在人體下肢主要的肌肉部位，當患者的既然因動作激發(fā)而又電位變化時，即可由此肌點信號接收器4測得病患的肌電信號，共醫(yī)師由患者的肌肉激發(fā)時序來判斷病患的肌肉誘發(fā)形態(tài)的異常。
[0028]膝關節(jié)運動參數(shù)檢測器5和其資料接收單元51，操作時有病患套置與膝蓋部位，當患者步行時可測量器膝關節(jié)活動角度，配合腳壓重心檢測裝置共醫(yī)師蘋果病患姿勢控制及步行能力。
[0029]頭部方位追蹤器6選用常見的三維空間方向感應器，裝設與頭盔顯示器22上，其功能為定量評估病患在接受不平衡干擾時，其頭部方位晃動的程度。
[0030]活動平臺傾斜調(diào)整機構7和其感應器70，裝設在步行訓練機底面，是由一個中心支柱75及兩支分別位于步行訓練機中心前方和側邊位置的電動缸76、77所構成。中心支柱75上端通過萬向接頭751固定于步行訓練機I的底面，而兩支電動缸76、77上下兩端分別以萬向接頭761、762及771、772固定于步行訓練機I底面及底座，并裝配感應器70，通過控制箱18裝配傾斜調(diào)整機構的電路，有主控電腦2的程序控制電動缸76、77的伸縮動作，使步行訓練機I完成各種傾斜角度的調(diào)整動作。
[0031]參閱圖4，體重支撐回饋控制系統(tǒng)8，架體81上裝設固定干82及相套合可供調(diào)節(jié)高低的伸縮內(nèi)桿83，在伸縮內(nèi)桿83上固設架桿84，并與該架桿84下端裝設有力量感應元件87，以及固設兩個吊鉤85，以供吊掛安全吊帶86(參閱圖7)所構成。該體重支撐回饋控制裝置8在實施例上得架設兩個把手，以作為手推車，共患者在體重支撐下自行手推行進訓練步態(tài)使用。
[0032]參閱圖5，障礙物模擬組裝置9包含一個模板架91，該模板架91底面設有四個支柱彈簧92，兩側設有豎向?qū)Р?3，而頂面兩內(nèi)側設有相配合的橫向?qū)Р?4，前側上方裝設有電磁閥95。該模板架91內(nèi)的支柱彈簧92上，疊放有如干個表面構造各不相同的障礙物模擬模板96，該模板96兩側設有卡榫97，其以卡榫97裝在豎向?qū)Р?3內(nèi)，其最上面的模板96因彈簧92的頂力，而被橫向?qū)Р?4所阻擋，并為被起點的電磁閥95將其向后推動之走步機11的回轉(zhuǎn)皮帶12上，再由鏈條14上所裝設的卡榫141(見圖6)卡持模板96側邊前端的卡榫97，而將模板96拉上回轉(zhuǎn)皮帶12，供患者踏上模板96所模擬各種地面造型的表面(磁磚地面，草皮地面，凹凸地面等)，進行虛擬現(xiàn)實環(huán)境適應性訓練。訊現(xiàn)實的影音處理單元98，利用已構建的虛擬場景資料庫90設計各式不同如上下斜坡、進入廚房或浴室及跨過門檻等訓練場景，是患者宛如置身于真實的環(huán)境中，配合障礙物模擬裝置的互動，達成環(huán)境適應步行康復訓練的效果。
[0033]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種虛擬現(xiàn)實康復系統(tǒng)，其特征在于，包括: 步行訓練機，所述步行訓練機的臺面上設有走步機，底面設有中心支柱和電動缸，所述走步機的轉(zhuǎn)速及所述臺面的傾斜角度均有主控電腦控制； 可攜帶式腳部重心檢測器，包括鞋套及貼附在所述鞋套底面的若干個薄膜式壓力傳感器，所述壓力傳感器檢測受測者步行時腳底與地面接觸的垂直正向壓力，壓力信號經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器后，輸入至所述主控電腦； 體重支撐回饋控制裝置，包括設于架體上的固定桿，伸縮內(nèi)桿與所述固定桿相套合，所述伸縮內(nèi)桿上設有架桿，所述架桿上設有兩個吊鉤，所述吊鉤上懸掛安全吊帶； 障礙物模擬裝置，包括模板架，所述模板架底面設有四個支柱彈簧，兩側設有豎向?qū)Р郏斆鎯蓚仍O有橫向?qū)Р?，前側上方安裝有電磁閥，多個障礙物模擬模板兩側設有卡榫，所述卡榫安裝在所述豎向?qū)Р蹆?nèi)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種虛擬現(xiàn)實康復系統(tǒng)，其特征在于，所述中心支柱的上端裝設有萬向接頭，所述電動缸的上下兩端分別裝設有單向接頭。
【文檔編號】A63B22/02GK205598518SQ201620322700
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月17日
【發(fā)明人】陳華欽
【申請人】上海盟云移軟網(wǎng)絡科技股份有限公司