CN113558609A - 基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法和相关设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法和相关设备，坐卧式下肢康复设备至少包括供患者进行坐卧训练的康复机构及与患者床边配合的连接机构，该方法包括：训练参数获取步骤，获取用户待进行的目标训练参数，所述目标训练参数包括：训练机制、步长、步速、角速度和运动时间；第一运动轨迹计算步骤，按照第一预设算法对所述目标训练参数进行计算，生成第一运动轨迹；第一运动轨迹修正步骤，如当前训练机制为主动训练机制，则根据传感器***实时采集的数据对所述目标训练参数进行修正，得到第二运动轨迹；第二运动轨迹执行步骤，按照所述第二运动轨迹，控制驱动器执行运动轨迹完成目标训练。达到了康复个性化、训练精准化的技术目的。
Description
技术领域
本申请涉及医疗康复技术领域，尤其涉及一种基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法和相关设备。
背景技术
康复机器人是医疗机器人领域的热点之一。目前，康复机器人已经成为重要的辅助医疗设备，被广泛地应用到康复护理和康复治疗等领域。
对于神经损伤患者，运动损伤患者，骨科术后等患者来说，现有的下肢外骨骼机器人是更为普遍的辅助机器人，具体的，患者通过使用下肢外骨骼机器人可以进行坐、站、行走、平衡等功能训练，帮助患者逐渐恢复肌力，掌握身体平衡，矫正异常行走步态。
然而，现有的外骨骼机器人现无法很好地感知到患者的发力情况，无法很好地匹配患者的实际情况,且无法对训练器的关键硬件及训练参数进行反馈式修正。
发明内容
本申请实施例提供基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法和相关设备，实现对患者康复过程中的下肢发力情况，匹配患者的训练情况并对关键硬件及训练参数达到反馈修正的技术目的。
一种基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法，坐卧式下肢康复设备至少包括供患者进行坐卧训练的康复机构及与患者床边配合的连接机构，该方法包括：
训练参数获取步骤，获取用户待进行的目标训练参数，所述目标训练参数包括：训练机制、步长、步速、角速度和运动时间；
第一运动轨迹计算步骤，按照第一预设算法对所述目标训练参数进行计算，生成第一运动轨迹；
第一运动轨迹修正步骤，如当前训练机制为主动训练机制，则根据传感器***实时采集的数据对所述目标训练参数进行修正，得到第二运动轨迹；
第二运动轨迹执行步骤，按照所述第二运动轨迹，控制驱动器执行运动轨迹完成目标训练。
优选地，该方法还包括：
识别当前患者信息中携带的用户类型数据；
按照所述用户类型输出与该用户匹配的服务数据；
当该用户类型指示为已参与训练用户时，所述服务数据包括下肢数据和该用户训练画像数据。
优选地，按照第一预设算法对所述目标训练参数进行计算，生成第一运动轨迹，包括：
获取所述目标训练参数和患者信息的数值；
根据运动学模型计算所述第一运动轨迹边界并构建矩形工作空间；
在所述矩形工作空间中映射所述第一运动轨迹，生成第一坐标集；
调用所述运动学模型对所述第一坐标集进行计算，生成关节角序列；
对所述关节角序列进行拟合，生成驱动所述驱动器的指令集。
优选地，所述运动学模型具体为正向运动学模型和/或逆向运动学模型。
优选地，根据传感器***实时采集的数据对所述目标训练参数进行修正，具体实现为：
获取所述传感器实时采集的用户发力方向及力量值；
将用户发力方向及力量值与标准方向及标准值进行比对，如判断结果出现发力不合理时，则生成修正反馈指令。
优选地，该方法还包括：判断实时采集的传感器数据是否存在数据异常；
如发生数据异常，则退出所述目标训练。
一种基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理装置，包括：
训练参数获取模块，获取用户待进行的目标训练参数，所述目标训练参数包括：训练机制、步长、步速、角速度和运动时间；
第一运动轨迹计算模块，按照第一预设算法对所述目标训练参数进行计算，生成第一运动轨迹；
第一运动轨迹修正模块，如当前训练机制为主动训练机制，则根据传感器***实时采集的数据对所述目标训练参数进行修正，得到第二运动轨迹；
第二运动轨迹执行模块，按照所述第二运动轨迹，控制驱动器执行运动轨迹完成目标训练。
优选地，该装置还包括：
用户类型识别模块，具体实现：
识别当前患者信息中携带的用户类型数据；
按照所述用户类型输出与该用户匹配的服务数据；
当该用户类型指示为已参与训练用户时，所述服务数据包括下肢数据和该用户训练画像数据。
优选地，所述第一运动轨迹计算模块具体实现：
获取所述目标训练参数和患者信息的数值；
根据运动学模型计算所述第一运动轨迹边界并构建矩形工作空间；
在所述矩形工作空间中映射所述第一运动轨迹，生成第一坐标集；
调用所述运动学模型对所述第一坐标集进行计算，生成关节角序列；
对所述关节角序列进行拟合，生成驱动所述驱动器的指令集。
一种坐卧式下肢康复设备，包括：坐卧式下肢康复设备至少包括供患者进行坐卧训练的康复机构及与患者床边配合的连接机构，以及控制主机，所述控制主机包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述方法。
本发明的基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法，通过训练参数获取步骤，获取用户待进行的目标训练参数、第一运动轨迹计算步骤，生成第一运动轨迹、第一运动轨迹修正步骤，对所述目标训练参数进行修正，得到第二运动轨迹；第二运动轨迹执行步骤，控制驱动器按照所述第二运动轨迹完成目标训练。克服现有下肢康复设备的无法感知患者训练部位的发力情况，无法匹配患者的真实训练需求，以及无法对关键硬件及训练参数进行修正的技术短板。达到了康复个性化、训练精准化的技术目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例中的的基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理的逻辑结构示意图；
图2为本申请实施例中的基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法的流程示意图；
图3为本申请实施例中的基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法的流程示意图；
图4为本申请实施例中的基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理装置的示意图；
图5为本申请实施例中的基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理装置的示意图；
图6为本申请实施例中的基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理装置的示意图；
图7为本申请实施例中的基于本申请实施方式的控制主机的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例中提供一种基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法和相关设备，实现对患者康复过程中的下肢发力情况，匹配患者的训练情况并对关键硬件及训练参数达到反馈修正的技术目的。
下面结合参照附图1对本申请实施例提供的基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法作进一步说明，
为了更明晰地解释本发明的方法，该方法所涉及的场景特别适用于关节活动度和卧式步态训练的主被动训练机制。
对于坐卧式下肢康复设备的主被动训练机制来说，主被动训练机制指的是，对患者的受损关节或下肢部位，在卧床或坐立状态下进行力感知的关节活动度训练，根据感知到的用力大小(通过关节处的力矩传感器)动态地调整活动的关节活动范围，其角速度和活动范围始终在设定范围周围根据用力大小进行浮动。
在本实施例中，图1示出了一种基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法，所述坐卧式下肢康复设备至少包括供患者进行坐卧训练的康复机构及与患者床边配合的连接机构；
所述坐卧式下肢康复设备可优选传感设备***、电机模组、绑带外骨骼腿部总成构成，采用绑带将患者固定在外骨骼腿部总成上，完成设备腿长及胯宽的合理调整后，用户可依靠大腿、小腿、足部的绑带将自身安全的固定于设备上，将所述坐卧式下肢康复设备的绑带外骨骼移动至床上/椅边，在床上进行下肢康复动作。
本发明实施例中的基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法，适用于康复科病房、骨科临床科室病房、ICU病房、康复大厅、康复科门诊、康复大厅，专为处于卧床状态不便下床，无法完成坐、站立、行走的的患者使用。适用人群包括但不限于：下肢骨折、膝关节换术后、创伤后关节挛缩或僵硬；烧伤、组织挛缩、脑卒中、脑外伤、脊髓损伤等中枢神经***疾病、周围神经损伤及类风湿性关节炎等患者。
参考图1该方法包括：
训练参数获取步骤11，获取用户待进行的目标训练参数，所述目标训练参数包括：训练机制、步长、步速、角速度和运动时间；
所述目标训练参数的获取，是基于用户(医护工作者或者患者)已经选定需要进行的目标训练后由坐卧式下肢康复设备提供并完成配置的，在本实施例中，按照目标训练的不同，参数的项目和配置情况有所差别，所述目标训练参数所对应的是坐卧式下肢康复设备的传感器动作数据，如力矩、角度、急停数字量、电量。
第一运动轨迹计算步骤12，按照第一预设算法对所述目标训练参数进行计算，生成第一运动轨迹；
需要说明的是是，所述第一运动轨迹，是按照如上的目标训练参数对传感器对应的动作数据完成匹配后，而在所述目标训练基础上进行对患者的康复训练达成的路径所规划的运动路径，称为运动轨迹。
参考图2，第一运动轨迹计算步骤12可以通过如下方式实现：
S21:获取所述目标训练参数和患者信息的数值；
除目标训练参数外，还需获取用户下肢肢体的数据，如由大腿长度、小腿长度、踝关节最低高度、踝关节最大高度，以及，髋关节最小角度、髋关节最大角度、膝关节最小角度、膝关节最大角度等。
S22:根据运动学模型计算所述第一运动轨迹边界并构建矩形工作空间；
优选地，所述运动学模型具体为正向运动学模型和/或逆向运动学模型。
举例而言，卧姿步态训练的主被动训练机制下，根据踝关节高度差调用正向运动学公式计算得出运动轨迹的边界，而后，结合正向及逆向运动学公式，得出四个坐标点，所述四个坐标点构成了所述矩形工作空间。
根据矩形工作空间，指定所述第一训练轨迹为直线或椭圆。
S23:在所述矩形工作空间中映射所述第一运动轨迹，生成第一坐标集；
将运动轨迹按照预设规则隐射，离散成位移坐标点，如上述举例而言，调用逆向运动学公式，进行下一步计算，生成关节角序列集。
S24:调用所述运动学模型对所述第一坐标集进行计算，生成关节角序列；
S25:对所述关节角序列进行拟合，生成驱动所述驱动器的指令集。
如上例，将离散的末端轨迹点根据逆向运动学求解出关节角序列，将关节角进行样条拟合输出到驱动器，生成基于所述第一运动轨迹的驱动器运动指令。
第一运动轨迹修正步骤13，如当前训练机制为主动训练机制，则根据传感器***实时采集的数据对所述目标训练参数进行修正，得到第二运动轨迹；
对于目标训练参数的修正，基于交互力模型，作为举例，F＝kΔx，k为刚度，Δx为所述目标关键参数，就卧姿步态训练而言，设备需要调整的位置/角度/过设置刚度值来调节人机的交互力。在设置的标准范围内，患者可以依靠自己的力量(主动)完成训练动作。
举例而言，卧姿步态训练的主被动训练机制下，通过力矩传感器检测患者的发力方向，如果其和运动方向相同且大于某个值，则按照相应的速度运动，力量较大速度较快，在基于所述第一运动轨迹发力时，当力矩传感器检测到发力不合理时(过小和/或方向错误)则暂停并在满足条件的情况下切换。
参考图3，根据传感器***实时采集的数据对所述目标训练参数进行修正，具体实现为：
S31:获取所述传感器实时采集的用户发力方向及力量值；
S32:将用户发力方向及力量值与标准方向及标准值进行比对，如判断结果出现发力不合理时，则生成修正反馈指令。
承接图1-2图示及说明书，卧姿步态训练的主被动训练机制下，利用力矩传感器检测发力方向，情况一：
如果患者训练关节和运动方向相同且大于设定发力值，通过修正步骤加快整个运动周期的运动速度，即：调整运动时间或运动速度。反之则减小。
情况二：患者训练关节和运动方向相同且大于设定发力值，增加整个运动周期的角度活动范围(在单位运动时间下，运动角度增加)。反之则减小。
情况三：患者训练关节和和运动方向相同且大于设定发力值，增加所述运动时间始末停留时间。反之则减小。
第二运动轨迹执行步骤14，按照所述第二运动轨迹，控制驱动器执行运动轨迹完成目标训练。
优选地，该方法还包括：判断实时采集的传感器数据是否存在数据异常；
如发生数据异常，则退出所述目标训练。
在传感器发生故障或者检测到用户痉挛等传感器数据超出正常范围时，首先判定数据异常引起的原因，而在确认出现数据异常时，退出当前目标训练，即：启动急停和/或结束当前训练进程。
参考图4，针对图1-2所示图示及说明，本实施例的还包括对用户类型判断的方法，包括：
S41:识别当前患者信息中携带的用户类型数据；
根据用户对坐卧式下肢康复设备的过往使用情况，将用户大致分为新用户和老用户。对于新用户需要进行用户信息交互式采集，如身体指标、下肢长度、关键部位尺寸、对训练机制的偏好选择等。对于老用户，即已在该设备上有训练记录的用户，或者称为已参与训练用户，则根据康复进度和训练机制的需求选择相应的关节活动度、等速肌力选择、步态训练等。
S42:按照所述用户类型输出与该用户匹配的服务数据；
当该用户类型指示为已参与训练用户时，所述服务数据包括下肢数据和该用户训练画像数据。
需要说明的是，患者的当前训练数据将进行输出及上传，实时动态地为医生及康复辅导人员了解患者当前训练的效果；而患者往次的历史数据，可以通过统计或机器学习的方式为该患者的形成基于患者个人信息、病况、训练曲线、恢复情况的训练画像。
图5示出了一种基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理装置，包括：
训练参数获取模块51，获取用户待进行的目标训练参数，所述目标训练参数包括：训练机制、步长、步速、角速度和运动时间；
第一运动轨迹计算模块52，按照第一预设算法对所述目标训练参数进行计算，生成第一运动轨迹；
优选地，所述第一运动轨迹计算模块具体实现：
获取所述目标训练参数和患者信息的数值；
根据运动学模型计算所述第一运动轨迹边界并构建矩形工作空间；
在所述矩形工作空间中映射所述第一运动轨迹，生成第一坐标集；
调用所述运动学模型对所述第一坐标集进行计算，生成关节角序列；
对所述关节角序列进行拟合，生成驱动所述驱动器的指令集。
第一运动轨迹修正模块53，如当前训练机制为主动训练机制，则根据传感器***实时采集的数据对所述目标训练参数进行修正，得到第二运动轨迹；
第二运动轨迹执行模块54，按照所述第二运动轨迹，控制驱动器执行运动轨迹完成目标训练。
更进一步地，本说明书实施例的装置还包含了用户类型识别模块55，具体实现：
识别当前患者信息中携带的用户类型数据；
按照所述用户类型输出与该用户匹配的服务数据；
当该用户类型指示为已参与训练用户时，所述服务数据包括下肢数据和该用户训练画像数据。
下面参照图6来描述根据本申请的这种实施方式的坐卧式下肢康复设备，其至少包括：供患者进行坐卧训练的康复机构，及与患者床边配合的连接机构；
参考图1-4的图示及其对应说明，所述康复机构包括带动患者下肢训练的主体，且其配置有传感设备***、电机模组及绑带外骨骼，在实际使用过程中，配合无法进行坐、站或直立行走的卧床患者的床边，利用连接机构完成固定和训练。
所述控制主机60可作为坐卧式下肢康复设备是控制机构可直接安装于坐卧式下肢康复设备，配合所述传感设备***、电机模组及绑带外骨骼协同，形成坐卧式下肢康复外骨骼机器人。
图6示出的是匹配康复控制方法的计算设备，即可配置于所述坐卧式下肢康复设备的控制主机60，所述控制主机60包括：
需要说明的是，图6显示的控制主机60仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，控制主机60以通用控制主机的形式表现。控制主机60的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器61、上述至少一个存储器62、连接不同***组件(包括存储器62和处理器61)的总线63。
总线63表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、***总线、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
存储器62可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(RAM)621和/或高速缓存存储器622，还可以进一步包括只读存储器(ROM)623。
存储器62还可以包括具有一组(至少一个)程序模块624的程序/实用工具625，这样的程序模块624包括但不限于：操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
控制主机60也可以与一个或多个外部设备64(例如键盘、指向设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与控制主机60交互的设备通信，和/或与使得该控制主机60能与一个或多个其它控制主机进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口65进行。并且，控制主机60还可以通过网络适配器66与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器66通过总线63与用于控制主机60的其它模块通信。应当理解，尽管图中未示出，可以结合控制主机60使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
参考图7，图1-4图示及对应实施例的方法还可通过计算机可读介质71来实现，参考图7，存储有计算机可执行指令，即本发明方法所对应的程序指令，所述计算机可执行指令用于执行以上实施例所述的方法。
可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
综上所述：
本发明的基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法，通过训练参数获取步骤，获取用户待进行的目标训练参数、第一运动轨迹计算步骤，生成第一运动轨迹、第一运动轨迹修正步骤，对所述目标训练参数进行修正，得到第二运动轨迹；第二运动轨迹执行步骤，控制驱动器按照所述第二运动轨迹完成目标训练。克服现有下肢康复设备的无法感知患者训练部位的发力情况，无法匹配患者的真实训练需求，以及无法对关键硬件及训练参数进行修正的技术短板。达到了康复个性化、训练精准化的技术目的。
在一些可能的实施方式中，本申请提供的基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在计算机设备上运行时，程序代码用于使计算机设备执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的待验证信息的加密方法和/或待验证信息的验证方法中的步骤，例如，计算机设备可以执行如图1中所示的步骤S11-S14。
在一些可能的实施方式中，根据本申请的控制主机可以至少包括至少一个处理器、以及至少一个存储器(如第一服务器)。其中，存储器存储有程序代码，当程序代码被处理器执行时，使得处理器执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的***权限开启方法中的步骤。
程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、控制装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
本申请的实施方式的用于***权限开启的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在控制主机上运行。然而，本申请的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、控制装置或者器件使用或者与其结合使用。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理方法，其特征在于，坐卧式下肢康复设备至少包括供患者进行坐卧训练的康复机构及与患者床边配合的连接机构，该方法包括：
训练参数获取步骤，获取用户待进行的目标训练参数，所述目标训练参数包括：训练机制、步长、步速、角速度和运动时间；
第一运动轨迹计算步骤，按照第一预设算法对所述目标训练参数进行计算，生成第一运动轨迹；
第一运动轨迹修正步骤，如当前训练机制为主动训练机制，则根据传感器***实时采集的数据对所述目标训练参数进行修正，得到第二运动轨迹；
第二运动轨迹执行步骤，按照所述第二运动轨迹，控制驱动器执行运动轨迹完成目标训练。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
识别当前患者信息中携带的用户类型数据；
按照所述用户类型输出与该用户匹配的服务数据；
当该用户类型指示为已参与训练用户时，所述服务数据包括下肢数据和该用户训练画像数据。
3.根据权利要求1或2任一项权利要求中所述的方法，其特征在于，按照第一预设算法对所述目标训练参数进行计算，生成第一运动轨迹，包括：
获取所述目标训练参数和患者信息的数值；
根据运动学模型计算所述第一运动轨迹边界并构建矩形工作空间；
在所述矩形工作空间中映射所述第一运动轨迹，生成第一坐标集；
调用所述运动学模型对所述第一坐标集进行计算，生成关节角序列；
对所述关节角序列进行拟合，生成驱动所述驱动器的指令集。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述运动学模型具体为正向运动学模型和/或逆向运动学模型。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据传感器***实时采集的数据对所述目标训练参数进行修正，具体实现为：
获取所述传感器实时采集的用户发力方向及力量值；
将用户发力方向及力量值与标准方向及标准值进行比对，如判断结果出现发力不合理时，则生成修正反馈指令。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：判断实时采集的传感器数据是否存在数据异常；
如发生数据异常，则退出所述目标训练。
7.一种基于坐卧式下肢康复设备的训练数据处理装置，其特征在于，包括：
训练参数获取模块，获取用户待进行的目标训练参数，所述目标训练参数包括：训练机制、步长、步速、角速度和运动时间；
第一运动轨迹计算模块，按照第一预设算法对所述目标训练参数进行计算，生成第一运动轨迹；
第一运动轨迹修正模块，如当前训练机制为主动训练机制，则根据传感器***实时采集的数据对所述目标训练参数进行修正，得到第二运动轨迹；
第二运动轨迹执行模块，按照所述第二运动轨迹，控制驱动器执行运动轨迹完成目标训练。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
用户类型识别模块，具体实现：
识别当前患者信息中携带的用户类型数据；
按照所述用户类型输出与该用户匹配的服务数据；
当该用户类型指示为已参与训练用户时，所述服务数据包括下肢数据和该用户训练画像数据。
9.根据权利要求7或8任一项所述的装置，其特征在于，所述第一运动轨迹计算模块具体实现：
获取所述目标训练参数和患者信息的数值；
根据运动学模型计算所述第一运动轨迹边界并构建矩形工作空间；
在所述矩形工作空间中映射所述第一运动轨迹，生成第一坐标集；
调用所述运动学模型对所述第一坐标集进行计算，生成关节角序列；
对所述关节角序列进行拟合，生成驱动所述驱动器的指令集。
10.一种坐卧式下肢康复设备，其特征在于，包括：坐卧式下肢康复设备至少包括供患者进行坐卧训练的康复机构及与患者床边配合的连接机构，以及控制主机，所述控制主机包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115025467A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-09-09 | 澳瑞特体育产业股份有限公司 | 一种气阻健身训练数据处理方法及*** |
| CN115337175A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-15 | 上海神泰医疗科技有限公司 | 存储介质及康复机器人 |
| CN116585143A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-08-15 | 深圳市景创科技电子股份有限公司 | 残障康复训练的控制方法、装置、康复训练设备及介质 |
| CN117409930A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-01-16 | 江西为易科技有限公司 | 基于ai技术实现的医疗康复数据处理方法及*** |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102058464A (zh) * | 2010-11-27 | 2011-05-18 | 上海大学 | 下肢康复机器人运动控制方法 |
| CN102716000A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 中国科学院自动化研究所 | 坐卧式下肢康复机器人及相应的助力训练控制方法 |
| CN102727361A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-17 | 中国科学院自动化研究所 | 坐卧式下肢康复机器人 |
| CN103040586A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-04-17 | 上海大学 | 用于下肢运动训练的外骨骼机器人及其运动控制方法 |
| CN104688486A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-06-10 | 三峡大学 | 一种下肢康复机器人运动控制*** |
| CN111888194A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-06 | 广州一康医疗设备实业有限公司 | 一种上肢康复训练方法、***、装置及存储介质 |
-
2021
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102058464A (zh) * | 2010-11-27 | 2011-05-18 | 上海大学 | 下肢康复机器人运动控制方法 |
| CN102716000A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-10 | 中国科学院自动化研究所 | 坐卧式下肢康复机器人及相应的助力训练控制方法 |
| CN102727361A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-17 | 中国科学院自动化研究所 | 坐卧式下肢康复机器人 |
| CN103040586A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-04-17 | 上海大学 | 用于下肢运动训练的外骨骼机器人及其运动控制方法 |
| CN104688486A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-06-10 | 三峡大学 | 一种下肢康复机器人运动控制*** |
| CN111888194A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-06 | 广州一康医疗设备实业有限公司 | 一种上肢康复训练方法、***、装置及存储介质 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张燕: "工业机器人运动模型构建研究" * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115025467A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-09-09 | 澳瑞特体育产业股份有限公司 | 一种气阻健身训练数据处理方法及*** |
| CN115337175A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-15 | 上海神泰医疗科技有限公司 | 存储介质及康复机器人 |
| CN116585143A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-08-15 | 深圳市景创科技电子股份有限公司 | 残障康复训练的控制方法、装置、康复训练设备及介质 |
| CN116585143B (zh) * | 2023-04-10 | 2024-02-23 | 深圳市景创科技电子股份有限公司 | 残障康复训练的控制方法、装置、康复训练设备及介质 |
| CN117409930A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-01-16 | 江西为易科技有限公司 | 基于ai技术实现的医疗康复数据处理方法及*** |
| CN117409930B (zh) * | 2023-12-13 | 2024-02-13 | 江西为易科技有限公司 | 基于ai技术实现的医疗康复数据处理方法及*** |
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