CN108187299B - 一种便携式多功能康复训练装置及训练方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式多功能康复训练装置及训练方法，包括主控装置、训练板、功能基板及多个感应模具；所述的训练板安装在所述的功能基板上，所述的多个感应模具对应设置在所述的功能基板的基础功能单元阵列内；所述的主控装置包括主处理器，电源管理装置、人机交互装置、网络装置，存储装置及姿态传感装置；所述的功能基板包括灯光标识装置、模具接近检测装置、模具颜色检测装置及模具力度感应装置。本发明能够用于人体上肢灵活度、控制力及手眼协调性的训练，既可作为康复器具用于上肢功能障碍患者的康复训练过程，也可用于儿童的智力开发。

Description

一种便携式多功能康复训练装置及训练方法

技术领域

本发明涉及医疗康复领域，尤其涉及一种便携式多功能康复训练装置及训练方法。

背景技术

脊髓损伤主要是由交通事故造成，轻者使损伤者肢体运动能力减弱，重则瘫痪。脑血管疾病是神经***疾病的常见病，其中以脑卒中患者居多，而85%的脑卒中幸存患者会出现上肢功能障碍。

我们日常生活或工作中，绝大部分需要依靠上肢完成，所以积极地进行上肢的康复训练对于此类数量庞大的患者来说极其重要，是其能够回归家庭、回归生活的必要过程。康复辅助器具能够有效地帮助患者完成康复训练，能够提升患者的康复效果和生活质量，帮助患者尽早回归家庭、回归生活，对数量庞大的脑卒中患者具有重要的临床意义与社会价值。

对于手指的灵活度训练以及上肢的控制力训练来说，传统的木插板以简单的结构实现了基本功能。它要求患者捏握并移动木插棍，并根据康复治疗师的指引将其放入木插板的孔中。然而，传统的木插板设计存在较多的问题，比如体积较大，不便于携带。另外，木插板的使用依赖于治疗师的指引，其本身没有任何与患者沟通的方式，也不能对患者的训练情况进行统计分析。再就是木插板本身的训练方式十分的枯燥，使用者容易产生厌倦情绪，导致参与训练的主动性降低，减弱实际康复效果。

公开号为CN104258540A的专利申请公开了一种智能手功能康复装置，利用磁感应装置来检测柱体是否***凹孔内，这是利用磁场的变化来实现的；中国专利ZL201410325378.9公开了一种智能手插板，利用反射式光电开关来检测柱体是否***；公开号为CN105955086A的专利申请公开了一种智能手功能康复评估和训练***，利用开关式光电传感器检测插杆是否***插槽内；以上方法检测方法单一，不能够实现多参数组合检测，以达到多角度考量患者的训练要求。另外，以上专利描述的检测方法都是利用开关量信号实现，不足以多层次的分析患者的康复效果。

公开号 为CN104258540A的专利申请公开了一种智能手功能康复装置，将磁感应装置置于凹孔内，中国专利ZL 201410325378.9公开了一种智能手插板，将反射式光电开关置于凹孔内；公开号为CN105955086A的专利申请公开了一种智能手功能康复评估和训练***，将光电式反射开关置于插槽内部；上述专利描述里所述凹孔或者插槽都在内部安装了传感器，传感器和凹孔或插槽是一个整体，另外，所述凹孔或者插槽是固定在设备中的，无法和设备分离，而且不可更换。

公开号 为CN104258540A的专利申请公开了一种智能手功能康复装置，将发光显示单元置于凹孔内，其发光显示单元和凹孔是一个整体；公开号为CN105955086A的专利申请公开了一种智能手功能康复评估和训练***，将指示灯置于插槽内，通过开关量模块控制灯的亮灭。以上两种发明的灯光模块都是在凹孔和插槽内，依赖于凹孔或插槽而存在，在插槽内发光，不可分离。

发明内容

本发明的目的：提供一种便携式多功能康复训练装置及训练方法，能有效改善患者上肢协调能力、手眼协调能力、手指精细抓握能力。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种便携式多功能康复训练装置，包括主控装置、训练板、功能基板及多个感应模具；所述的训练板安装在所述的功能基板上，所述训练板上布置有多个与所述的感应模具相适配的圆形或三角形或多边形的孔位，所述的多个孔位与所述的功能基板上的基础功能单元阵列对齐；所述的主控装置包括主处理器，电源管理装置、人机交互装置、网络装置，存储装置及姿态传感装置；所述的功能基板包括灯光标识装置、模具接近检测装置、模具颜色检测装置及模具力度感应装置；所述的训练板上设有设备ID结构，所述的功能基板上设有设备ID识别装置，所述的设备ID识别装置通过识别所述的设备ID结构得到所述的训练板的ID号。

上述的便携式多功能康复训练装置，其中，所述的主处理器是一块单片机，所述的人机交互装置由触摸屏、按钮、麦克风、扬声器，震动装置构成，所述的网络装置由一块Wi-Fi装置构成，所述的存储装置由一块SD卡构成，所述的姿态传感装置由三轴线性加速度计、三轴陀螺仪及三轴地磁传感器共同构成。

上述的便携式多功能康复训练装置，其中，所述的训练板由一块电源管理芯片及其***电路组成。

上述的便携式多功能康复训练装置，其中，所述的灯光标识装置由一块高亮RGB-LED组成，并设置在所述的功能基板中，所述的模具接近检测装置由一块线性霍尔传感器构成，所述的模具颜色检测装置由一块颜色识别传感器构成，所述的模具力度感应装置由一块压力传感器构成。

上述的便携式多功能康复训练装置，其中，所述孔位由导光装置构成，所述的灯光标识装置发出的灯光能够通过对应孔位中的导光装置导出。

一种便携式多功能康复训练装置的训练方法，该方法至少包括如下步骤：

步骤1：用户选取特定的训练板，将选取的训练板固定在所述的功能基板上。

步骤2：所述的功能基板会识别出所述的训练板的设备ID，并记录对应的训练板类型，所述的主处理器根据不同的训练板类型，提供用户对应的训练板的操作模式和功能。

步骤3：所述的主处理器通过所述的灯光标识装置标识所述训练板上的特定孔位，用户将所述的感应模具放入被标识的特定孔位。

步骤4：所述的主处理器将判定用户是否将感应模具正确地放入被标识的特定孔位，并做出与判定结果对应的响应；判定的依据是对所述模具接近检测装置、模具颜色检测装置以及模具力度感应装置反馈数据进行综合分析的结果。

步骤5：所述的主处理器记录并保存此次训练的数据，用于后续分析、查看。

一种便携式多功能康复训练装置的训练方法，该方法至少包括如下步骤：

步骤1：用户改变便携式多功能康复训练装置的姿态，便携式多功能康复训练装置的姿态数据被所述的姿态传感装置获取，所述的主处理器根据姿态传感装置反馈的数据，控制不同的灯光标识装置标识训练板上的孔位。

步骤2：所述的主处理器检测被标识装置的位置是否符合训练规则的要求，进而判断用户是否操作正确。

步骤3：所述的主处理器记录并保存此次训练的数据，用于后续查看、分析。

本发明能够用于人体上肢灵活度、控制力及手眼协调性的训练，既可作为康复器具用于上肢功能障碍患者的康复训练过程，也可用于儿童的智力开发。

附图说明

图1是本发明一种便携式多功能康复训练装置的结构示意图。

图2是本发明一种便携式多功能康复训练装置的主控装置的组成示意图。

图3是本发明一种便携式多功能康复训练装置的功能基板的示意图。

图4是本发明一种便携式多功能康复训练装置的基础功能单元阵列的组成示意图。

图5是本发明一种便携式多功能康复训练装置的训练板的结构示意图。

图6是本发明一种便携式多功能康复训练装置的训练板与功能基板的连接示意图。

图7是本发明一种便携式多功能康复训练装置的设备ID结构和设备ID识别装置的一种识别方式的结构示意图。

图8是本发明一种便携式多功能康复训练装置的感应模具的结构示意图。

图9是本发明一种便携式多功能康复训练装置的训练方法的对训练板的设备ID的识别的流程示意图。

图10是本发明一种便携式多功能康复训练装置的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

请参见附图1至附图8所示，一种便携式多功能康复训练装置，包括主控装置101、训练板102、功能基板103及多个感应模具104；所述的训练板102安装在所述的功能基板103上，所述训练板102上布置有多个与所述的感应模具104相适配的圆形或三角形或多边形的孔位502，所述的多个孔位502与所述的功能基板103上的基础功能单元阵列301对齐；所述的主控装置101包括主处理器201，电源管理装置202、人机交互装置203、网络装置204，存储装置205及姿态传感装置206；所述的功能基板103包括灯光标识装置401、模具接近检测装置402、模具颜色检测装置403及模具力度感应装置404；所述的训练板102上设有设备ID结构503，所述的功能基板103上设有设备ID识别装置302，所述的设备ID识别装置302通过识别所述的设备ID结构503得到所述的训练板102的ID号。

所述的主处理器201可以是一块单片机，用来控制训练过程的执行逻辑，并负责处理装置与用户的交互，控制各个模块协作运行，及数据处理，也可以是能实现上述功能的其他模块。

所述的训练板102由一块电源管理芯片及其***电路组成，电源管理芯片是在电子设备***中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片，主要负责对电池的电压电流检测、充电控制、放电控制。

所述的人机交互装置203由触摸屏、按钮、麦克风、扬声器，震动装置构成，可为用户提供视觉、听觉及触觉反馈，同时接收用户的输入指令。

所述的网络装置204可由一块Wi-Fi装置构成，用于装置的网络连接、用户远程登陆、数据远程同步。

所述的存储装置205可由一块SD卡构成，可用于装置对数据的存储，也方便用户提取数据。

所述的姿态传感装置206由三轴线性加速度计、三轴陀螺仪及三轴地磁传感器共同构成，通过获取设备的姿态欧拉角参数，进而识别装置的姿态。姿态传感装置206不仅限于上述连接关系，也可由其他器件组成以实现其功能性。

所述的灯光标识装置401由一块高亮RGB-LED组成，并设置在所述的功能基板103中，所述的灯光标识装置401可以发出成RGB三色光组合成的不同颜色的灯光。

所述的模具接近检测装置402由一块线性霍尔传感器构成，用于检测所述的感应模具104的距离。

所述的模具颜色检测装置403由一块颜色识别传感器构成，用于识别所述的感应模具104的颜色。

所述的模具力度感应装置404由一块压力传感器构成，用于检测感应模具104放入孔位时的力度大小。

所述的感应模具104的材料为ABS，形状为圆柱形，所述的感应模具104上端为光滑表面，下端是带有螺纹的表面，进一步地，所述的模具接近检测装置402用于检测嵌入在感应模具104内部的磁铁801。也可采用其他结构和材质的感应模具104，以满足感应模具104的设置和使用需求，本发明不再赘述。

所述孔位502由导光装置501构成，所述的灯光标识装置401发出的灯光能够通过对应孔位502中的导光装置501导出，所述的导光装置501由无色透明亚克力材料PPMA构成，也可采用其他材料替代。

设备ID识别装置302的识别方式是所述的主处理器201通过所述的设备ID结构503的6个触点504与所述的设备ID识别装置302对应的6个触点303相接触，检测6个触点的电位，得到设备的ID号，从而获取训练板102的类型。

用户可将所述的感应模具104放入孔位502。在本实例中，放入形式有***和旋入两种。为了对本发明的训练形式的实现功能进一步说明，举例但不是为了限制，所述的孔位502内壁带有螺纹，螺纹和所述的感应模具104下端的螺纹相对应，用户能够通过旋转所述的感应模具104将其旋入所述的孔位502。同时，所述的感应模具104上端可以直接***所述的孔位502中。

所述的孔位502和所述的基础功能单元阵列301对齐，当所述的感应模具104放入于所述的孔位502中时，对应的基础功能单元阵列301中的感应模具104接近模具接近检测装置402可以检测放入的感应模具104的距离。

请参见附图9及附图10所示，一种便携式多功能康复训练装置的训练方法，该方法至少包括如下步骤：

步骤1：块910训练***开始运行，所述的主处理器201通过所述的设备ID识别装置302检测设备的ID，如块902所示。

步骤2：当有训练板固定在所述的功能基板103上时，如块903所示，所述的主处理器201将会通过所述的设备ID识别装置302获取所述的训练板102的ID号，所述的主处理器201通过人机交互装置203向用户提供对应的功能。

步骤3：用户通过人机交互装置203选择相应的功能，制定训练计划；训练板1，即块904，对应的训练方式为训练方式1，即块907；相应的，不同的训练板有不同的设备ID，同时对应不同的训练方式，通过更换不同的训练板来实现，如块905，训练板的类型为2，则对应的训练方式为训练方式2，即块908，相应的，本领域技术人员理解，本发明中每个训练板对应不同的训练方式，训练板的数量和类型不作限制，如块906，训练板n对应的训练方式为训练方式n，如块909。

步骤4：本实例的训练方式为训练方式1，即块907，用户固定所述的训练板102，结合块1002所示，所述的人机交互装置203显示对应训练板102的功能，用户选择功能1后确定开始后，如块1003所示，即开始训练。

步骤5：所述的训练板102中的孔位阵列由所述的主处理器201划分为等待区和操作区。

步骤6：如块1006所示，所述的主处理器201判定用户是否正确拿取。举例作为说明而不作为限制，所述的主处理器201根据所述的模具接近检测装置402反馈的数据的来判定感应模具104是否被取出。具体地，当所述的感应模具104被从所述的孔位502中取出时，所述的模具接近检测装置402反馈的距离数值将会增大，当距离数值大于设定的阈值后，所述的主处理单元201判定感应模具104被取出。

步骤7：如块1007所示，所述的主处理器201根据所述的模具颜色识别装置403反馈的数据的来判断当前所述的感应模具104的颜色。具体地，所述的主处理器201根据当前取出的感应模具104的颜色和位置判定用户操作是否正确。

步骤8：用户正确拿取后，所述的人机交互装置203会给用户提供反馈信息，所述的反馈信息为语音、动画、标识装置组合形式。用户正确拿取后，所述的主处理器201引导用户将拿取的感应模具104放入被标识所述的孔位502中。

步骤9：如块1009和块1010所示，所述的主处理器201将判定用户是否放置正确。

步骤10：用户放入正确后，如块1012所示，所述的主处理器201记录此时用户的操作状态，用户继续训练，本领域技术人员理解，本实例中接下来的操作步骤和上述将所述的感应模具104取出和放置在被标识孔位502的操作方式相同，只是操作方式的重复，所以后续操作在这里不再赘述。

步骤11：用户正确完成所有步骤后，最终形成一个完整的彩色图形，所述的图形的方式和颜色不影响本实例对训练方法的实现，所以，不在这里详述。

步骤12：如块1014所示，若此时用户完成所有操作，则所述的主处理器201会记录此次训练的时间、正确率、操作步数，分数，数据保存至所述的存储装置205中，通过所述的人机交互装置203，将所述的数据显示给用户，所述的主处理器201将结合所述数据，计算用户的操作得分，分析得到用户的训练效果和训练质量，并通过所述的人机交互装置203反馈给用户。

在所述的步骤5中，如块1004所示，所述的主处理器201通过控制灯光标识装置401标识操作区中的一个特定孔位。优选的，所述的主处理器201根据用户所选的训练功能，控制所述的灯光标识装置401去标识操作区的特定孔位，举例作为说明而不作限制，标识的颜色是随机产生的，这和用户选取训练的实现方式有关，但是产生的颜色在等待区可以找到对应颜色的感应模具104，如块1005所示，若此时产生的颜色为蓝色，则用户从等待区寻找蓝色的感应模具104，找到后，将其取出。

在所述的步骤7中，还包括如下分步骤：

步骤7.1：若操作正确，所述的主处理器201将记录此时的所述的感应模具104的信息，并保存到存储装置205中

步骤7.2：若用户拿取错误，如块1016所示，所述的主处理器201将记录此时对应孔位502的状态信息并提示用户当前操作错误。优选地，所述的主处理器201通过控制人机交互装置203给用户提供详细的信息反馈，进一步地，所述的人机交互装置203通过相应的动画和语音提示用户操作错误的具体信息，同时引导用户的动作以纠正错误。

举例作为说明而不作为限制，在所述的步骤9中，还包括如下分步骤：

步骤9.1：所述的主处理器201检测所述的模具接近检测装置402的数据来判定是否有放入动作；若检测到用户放入，此时所述的主处理器201通过所述的模具力度感应装置404反馈的用户放入所述的感应模具104时的压力数据，判定此时压力的大小是否符合要求。

步骤9.2：同时，所述的主处理器201通过所述的模具颜色检测装置403反馈的数据来判定所述的感应模具104的颜色，其判定用户是否正确放入的依据是对所述的模具接近检测装置402、模具颜色检测装置403以及模具力度感应装置404反馈数据进行综合分析的结果，并结果作为用户的训练数据记录在存储装置205中。

步骤9.3：若用户放入错误，如块1016所示，所述的主处理器201将记录此时对应孔位502的状态信息并提示用户当前操作错误。优选地，所述的主处理器201通过控制人机交互装置203给用户提供详细的信息反馈，进一步地，所述的人机交互装置203通过相应的动画和语音提示用户操作错误的具体信息，同时引导用户的动作以纠正错误。

请参见附图1所示，一种便携式多功能康复训练装置的训练方法，该方法至少包括如下步骤：

步骤1：用户固定所述的训练板102, 通过块1002所示，所述的人机交互装置203显示对应训练板102的功能，用户选择功能2后，如块1017所示，即可开始训练。

步骤2：所述的主处理器201标识所述的训练板102中特定的孔位502，为了便于后文的区分和描述，如块1018所示，特将此时被标识的特定的孔位502简称为“小球”，小球的颜色为绿色，进一步的，用户改变本发明的姿态，本发明的姿态数据可以被所述的姿态传感装置206获取。所述的主处理器201根据姿态传感装置206反馈的数据，控制不同的灯光标识装置标识训练板102上的孔位502，即改变小球的位置，进一步地，所述的主处理器201实时记录所述小球的位置。

步骤3：所述的主处理器201标识训练板102上其它的孔位502，为了便于后文的区分和描述，特将其它的被标识的孔位502简称为“墙壁”，如块1019所示，为了和所述小球有所区别，这里将墙壁的颜色设置为黄色，所述的主处理器201根据姿态传感装置206反馈的数据，控制不同的灯光标识装置401标识训练板102上的孔位502，即改变墙壁的位置。

步骤4，如块1020所示，用户通过改变本发明的姿态来改变所述小球的位置，躲避所述的墙壁。阻止所述小球的位置与所述墙壁的位置重合，为了便于后文的区分和描述，特将这种位置的重合状态称为“相撞”，如块1021，当用户控制的小球与所述的墙壁相撞时，则表示失败，此时，如块1026，所述的主处理器201通过控制人机交互装置203和所述导光装置501来给用户进行反馈，并将撞击位置的小球标识为红色，提示用户操作错误，如块1026所示，所述的主处理器201通过控制人机交互装置203引导用户通过改变本发明装置的姿态来控制所述小球向正确的位置移动。控制所述小球绕开所有移动的墙壁，到达指定的位置。如块1022所示，所述人机交互装置203给用户进行操作正确的反馈，所述的主处理器201保存训练数据至所述的存储装置205中，如1023。

如块1024所示，所述的主处理器201判断训练是否完成，若此时用户完成所有操作，如块1025所示，则所述的主处理器201会将此次训练的时间、撞击次数、移动步数保存至所述的存储装置205中。所述的主处理器201将结合所述数据，计算用户的操作得分、排名，分析得到用户的训练效果和训练质量，并通过所述人机交互装置203反馈给用户。

综上所述，本发明能够用于人体上肢灵活度、控制力及手眼协调性的训练，既可作为康复器具用于上肢功能障碍患者的康复训练过程，也可用于儿童的智力开发。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种便携式多功能康复训练装置，其特征在于：包括主控装置、训练板、功能基板及多个感应模具；所述的训练板安装在所述的功能基板上，所述训练板上布置有多个与所述的感应模具相适配的圆形或三角形或多边形的孔位，所述的多个孔位与所述的功能基板上的基础功能单元阵列对齐；所述的主控装置块包括主处理器，电源管理装置、人机交互装置、网络装置，存储装置及姿态传感装置；所述的功能基板包括灯光标识装置、模具接近检测装置、模具颜色检测装置及模具力度感应装置；所述的训练板上设有设备ID结构，所述的功能基板上设有设备ID识别装置，所述的设备ID识别装置通过识别所述的设备ID结构得到所述的训练板的ID号；

所述孔位由导光装置构成，其中所述灯光标识装置发出的灯光能够通过对应孔位中的导光装置导出；所述的主处理器是一块单片机，所述的人机交互装置由触摸屏、按钮、麦克风、扬声器，震动装置构成，所述的网络装置由一块Wi-Fi装置构成，所述的存储装置由一块SD卡构成，所述的姿态传感装置由三轴线性加速度计、三轴陀螺仪及三轴地磁传感器共同构成；所述的训练板由一块电源管理芯片及其***电路组成。

2.根据权利要求1所述的便携式多功能康复训练装置，其特征在于：所述的灯光标识装置由一块高亮RGB-LED组成，并设置在所述的功能基板中，所述的模具接近检测装置由一块线性霍尔传感器构成，所述的模具颜色检测装置由一块颜色识别传感器构成，所述的模具力度感应装置由一块压力传感器构成。

3.一种应用于权利要求1或2所述的便携式多功能康复训练装置的训练方法，其特征在于：该方法至少包括如下步骤：

步骤1：用户选取特定的训练板，将选取的训练板固定在所述的功能基板上；

步骤2：所述的功能基板会识别出所述的训练板的设备ID，并记录对应的训练板类型，所述的主处理器根据不同的训练板类型，提供用户对应的训练板的操作模式和功能；

步骤3：所述的主处理器通过所述的灯光标识装置标识所述训练板上的特定孔位，用户将所述的感应模具放入被标识的特定孔位；

步骤4：所述的主处理器将判定用户是否将感应模具正确地放入被标识的特定孔位，并做出与判定结果对应的响应；判定的依据是对所述模具接近检测装置、模具颜色检测装置以及模具力度感应装置反馈数据进行综合分析的结果；

步骤5：所述的主处理器记录并保存此次训练的数据，用于后续分析、查看。

4.一种应用于权利要求1或2所述的便携式多功能康复训练装置的训练方法，其特征在于：该方法至少包括如下步骤：步骤1：用户改变便携式多功能康复训练装置的姿态，便携式多功能康复训练装置的姿态数据被所述的姿态传感装置获取，所述的主处理器根据姿态传感装置反馈的数据，控制不同的灯光标识装置标识训练板上的孔位；

步骤2：所述的主处理器检测被标识装置的位置是否符合训练规则的要求，进而判断用户是否操作正确；

步骤3：所述的主处理器记录并保存此次训练的数据，用于后续查看、分析。

Images