TWI598135B - 利用擴增實境輔助肢體訓練之方法 - Google Patents

Description

利用擴增實境輔助肢體訓練之方法

本發明是有關於一種肢體訓練方法，特別是指一種利用擴增實境輔助肢體訓練之方法。

傳統的復健設備大多是利用單一的肢體重複運動讓復健者恢復體能，且復健者在操作復健設備時，復健醫療人員必須隨時在旁下達復健指示及輔助支援，以免復健者意外受傷或進行無效復健。然而此種復健方式，復健醫療人員很難正確評估出每一位復健者的實際進度，且不容易正確記錄每一次的復健結果。

因此，後來遂有具備數據回饋技術的復健系統出現，此種具備數據回饋技術的復健系統在復健過程中，主要是根據復健醫療人員所下達的復健指示，利用一復健器材帶動復健者往復動作時所產生的類比訊號，定時傳遞給一電腦進行數位轉換，再以數位轉換後的數據依照動作時間儲存在一資料庫內，如此提供復健醫療人員與復健者能充份掌握每一次的復健成果，並且有效進行長時間的控管與記錄。然而此種具備數據回饋技術的復健系統仍然存在單一復健器材的復健運動較為單調，且復健者不容易正確跟隨復健醫療人員的指示進行復健動作，另外，所儲存的數據回饋僅來自單一復健器材，並無法有效進行完整復健工作的評估整合，導致復健醫療人員無法充份掌握完整的病人復健流程，也不容易會診復健者各部位肌肉的狀況。

因此，本發明之一目的，即在提供一種能提供多種肢體訓練選擇，及可將肢體訓練運動的數據回饋與匯整分析之利用擴增實境輔助肢體訓練之方法。

於是，本發明利用擴增實境輔助肢體訓練之方法，包含下列步驟(a)至(b)。

在步驟(a)中，將二環狀感應單元分別套置於一使用者之一上肢體及一連接該上肢體之下肢體上，每一感應單元皆預設有多數彼此相串接之識別標籤使用者。

在步驟(b)中，利用一讀取單元讀取該等感應單元中的任一識別標籤及該使用者之該上肢體與該下肢體的實際影像，並進一步傳遞至一使用端電子裝置，該使用端電子裝置接收後並予以儲存及執行已預存之一互動式擴增實境應用程式，並從該使用端電子裝置之一使用端記憶單元中取出已被該讀取單元所讀取之各該識別標籤相對應的虛擬影像資訊，且使該上肢體與該下肢體的實際影像及該等虛擬影像資訊相結合並予以顯示，讓該使用者可持續依照該等虛擬影像資訊進行肢體訓練活動。

本發明之另一目的，即在提供一種使用便利性佳，讓使用者不必須前往特定的醫療院所而能居家進行肢體訓練之利用擴增實境輔助肢體訓練之系統。

於是，本發明利用擴增實境輔助肢體訓練之系統，包含二感應單元，以及一使用端電子裝置。

每一感應單元呈環狀且包括多數彼此相串接之識別標籤，該等感應單元分別用以套置於一使用者之一上肢體及一連接該上肢體之下肢體上。

該使用端電子裝置包括一用以讀取該等感應單元中的任一識別標籤及該使用者之該上肢體與該下肢體的實際影像之讀取單元、一用以供該使 用者輸入控制指令或訊息之使用端輸入單元、一用以顯示影像資訊之使用端顯示單元、一用以記憶該使用者的身分資訊及動作資訊之使用端記憶單元、一用以傳送該使用者的身分資訊及動作資訊及接收外界傳遞的訊息之使用端收發單元，以及一使用端處理單元。該使用端處理單元電連接該讀取單元、該使用端輸入單元、該使用端顯示單元、該使用端記憶單元與該使用端收發單元，且該使用端處理單元預設有一互動式擴增實境應用程式，且該使用端處理單元接收到該讀取單元所讀取的影像訊號會控制該使用端記憶單元予以儲存，並執行該互動式擴增實境應用程式，從而由該使用端記憶單元中取出已被該讀取單元所讀取之各該識別標籤相對應的虛擬影像資訊，且使該上肢體與該下肢體的實際影像及該等虛擬影像資訊相結合並控制該使用端顯示單元輸出顯示。

根據上述技術特徵可達成以下功效：能提供多種肢體訓練選擇，及能將肢體訓練運動的數據回饋與匯整分析，從而可協助讓使用者居家便能進行肢體訓練，如此不但使用便利性佳，且能提高訓練次數。

1‧‧‧感應單元

11‧‧‧基片

12‧‧‧識別標籤

1’‧‧‧感應單元

11’‧‧‧基片

12’‧‧‧識別標籤

2‧‧‧使用端電子裝置

21‧‧‧讀取單元

22‧‧‧使用端輸入單元

23‧‧‧使用端顯示單元

24‧‧‧使用端記憶單元

25‧‧‧使用端收發單元

26‧‧‧使用端處理單元

3‧‧‧遠端伺服器

4‧‧‧醫護端電子裝置

41‧‧‧醫護端輸入單元

42‧‧‧醫護端顯示單元

43‧‧‧醫護端記憶單元

44‧‧‧醫護端收發單元

45‧‧‧醫護端處理單元

46‧‧‧警示單元

5‧‧‧網際網路

6‧‧‧使用者

61‧‧‧上肢體

62‧‧‧下肢體

L1‧‧‧第一軸線

L2‧‧‧第二軸線

θ‧‧‧夾角

[第一圖]為一示意圖，說明本發明之第一實施例；[第二圖]為一方塊示意圖，輔助說明第一圖；[第三圖]為一示意圖，說明該第一實施例之一使用者的手部活動肢體訓練態樣；[第四圖]為一示意圖，說明本發明之第二實施例；以及[第五圖]為一方塊示意圖，輔助說明第四圖。

綜合上述技術特徵，本發明利用擴增實境輔助肢體訓練之系統的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

參閱第一圖及第二圖，為本發明利用擴增實境輔助肢體訓練之系統的第一實施例，包含二呈環狀之感應單元1、1’，以及一使用端電子裝置2。

每一感應單元1、1’包括一基片11、11’，以及多數串接設於各該基片11、11’同一表面上之識別標籤12、12’。

續請參閱第二圖及第三圖搭配第一圖，該使用端電子裝置2包括一讀取單元21、一使用端輸入單元22、一使用端顯示單元23、一用以記憶該使用者6的身分資訊及動作資訊之使用端記憶單元24、一用以傳送該使用者6的身分資訊及動作資訊及接收外界傳遞的訊息之使用端收發單元25，以及一使用端處理單元26。特別說明的是，該使用端電子裝置2可為手機、電腦等，在本實施例中是以手機做說明，但不應以此為限。該讀取單元21在本例中是手機的前鏡頭或後鏡頭，其主要是用以讀取該等感應單元1、1’中的任一識別標籤12、12’及一使用者的實際肢體影像。該使用端輸入單元22可為按鍵或觸控螢幕，在本實施例中是以觸控螢幕做說明，用以提供該使用者6輸入控制指令或訊息。該使用端顯示單元23可為顯示螢幕型態或是投影元件，在本實施例中是以顯示螢幕做說明，用以顯示影像資訊。而該使用端處理單元26電連接該讀取單元21、該使用端輸入單元22、該使用端顯示單元23、該使用端記憶單元24與該使用端收發單元25，該使用端處理單元26預設有一互動式擴增實境應用程式且能接收該讀取單元21所擷取的影像訊號，藉由該使用端處理單元26執行該互動式擴增實境應用程式及進一步的對應功能。

復請參閱第二圖及第三圖搭配第一圖，在使用上，假設使用者6欲進行單手的復健訓練，只需先將該等感應單元1、1’分別套置於該手之一上肢體61及一連接該上肢體61之下肢體62上，另一手則握持該使用端電子裝置2，可一邊觀看該使用端顯示單元23，一邊利用該讀取單元21讀取該等感應單元1、1’中的任一識別標籤12、12’及該上肢體61與該下肢體62的實際影像，透過 該使用端收發單元25傳遞到使用端處理單元26後，該使用端處理單元26接收後會執行該互動式擴增實境應用程式，此時會先定義一第一軸線L1及一第二軸線L2，該第一軸線L1及該第二軸線L2分別通過已被該讀取單元21所讀取之各該識別標籤12、12’中心，且該第一軸線L1與該第二軸線L2彼此相交而界定出一夾角θ，該第一軸線L1的延伸方向與該上肢體61相平行，該第二軸線L2的延伸方向與該下肢體62相平行，進而該使用端處理單元26會計算出該夾角θ的角度大小，及使用者6之上肢體61與下肢體62相對動作次數，並控制該使用端記憶單元24記憶該夾角θ的角度變化及動作次數等使用者6的動作資訊。除此之外，該使用端處理單元26也會從該使用端記憶單元24中取出已被該讀取單元21所讀取之各該識別標籤12、12’相對應的虛擬影像資訊，且使該上肢體61與該下肢體62的實際影像及該等虛擬動作影像同時結合，並由該使用端顯示單元23輸出顯示，讓該使用者6可持續依照該等虛擬動作影像來對實際肢體進行相對應動作，以達到互動式肢體訓練。如此可讓使用者居家即可輕易地進行肢體訓練，如此不但使用便利性佳，且能提高訓練次數及效果。

參閱第四圖及第五圖，並請配合回顧第三圖，為本發明利用擴增實境輔助肢體訓練之系統的第二實施例，本實施例與第一實施例大致相同，不同的地方是在於還包含一遠端伺服器3，以及一醫護端電子裝置4。另外，使用端電子裝置2可透過該使用端收發單元25發送該使用者6的身分資訊及動作資訊。

該遠端伺服器3是用以接收該使用端電子裝置2之使用端收發單元25所發送該使用者6的身分資訊及動作資訊且予以儲存。

該醫護端電子裝置4包括一醫護端輸入單元41、一用以顯示訊息之醫護端顯示單元42、一用以記憶該使用者6的身分資訊及動作資訊之醫護端記憶單元43、一用以收發訊息之醫護端收發單元44，以及一醫護端處理單元 45。該醫護端輸入單元41亦可為鍵盤或手寫元件，在本實施例中是以鍵盤做說明，用以提供該使用者6輸入控制指令或訊息。該醫護端顯示單元42可為顯示螢幕型態或是投影元件，在本實施例中是以顯示螢幕做說明，用以顯示影像資訊。而該醫護端處理單元45電連接該醫護端顯示單元42與該醫護端記憶單元43和該醫護端收發單元44，該醫護端處理單元45係透過該醫護端收發單元44接收自該遠端伺服器3所下載之該使用者6的身分資訊及動作資訊，以及控制該醫護端記憶單元43與該醫護端顯示單元42之運作。另外，該醫護端電子裝置4還包括一電連接該醫護端處理單元45且用以輸出一警示訊息之警示單元46。

本發明利用擴增實境輔助肢體訓練之方法可以利用上述系統之二實施例而實施，以下是以第二實施例做說明，本發明之方法包含下列步驟(a)至(d)。參閱第三圖、第四圖及第五圖。

在步驟(a)中，是將二感應單元1、1’分別套置於該使用者6之一上肢體61及一連接該上肢體61之下肢體62上。

在步驟(b)中，由該使用者6握持該使用端電子裝置2，利用該讀取單元21讀取該等感應單元1、1’中的任一識別標籤12、12’及該上肢體61與該下肢體62的實際影像，透過該使用端收發單元25傳遞到使用端處理單元26後，該使用端處理單元26接收後會執行該互動式擴增實境應用程式，此時會先定義一第一軸線L1及一第二軸線L2，該第一軸線L1及該第二軸線L2分別通過已被該讀取單元21所讀取之各該識別標籤12、12’中心，且該第一軸線L1與該第二軸線L2彼此相交而界定出一夾角θ，該第一軸線L1的延伸方向與該上肢體61相平行，該第二軸線L2的延伸方向與該下肢體62相平行，進而該使用端處理單元26會計算出該夾角θ的角度大小，及使用者6之上肢體61與下肢體62相對動作次數，並控制該使用端記憶單元24記憶該夾角θ的角度變化及動作次數等使用者6的動作資訊。除此之外，該使用端處理單元26也會從該使用端記憶單元24中取 出已被該讀取單元21所讀取之各該識別標籤12、12’相對應的虛擬影像資訊，且使該上肢體61與該下肢體62的實際影像及該等虛擬動作影像同時結合，並由該使用端顯示單元23輸出顯示，讓該使用者6可持續依照該等虛擬動作影像來對實際肢體進行相對應動作，以達到互動式肢體訓練。

在步驟(c)中，由該使用端電子裝置2之使用端收發單元25透過一網際網路5將該使用者6的身分資訊及其動作資訊傳遞至一遠端伺服器3。

在步驟(d)中，位於醫療院所之一醫護人員可經由一醫護端電子裝置4之醫護端收發單元44自該遠端伺服器3下載該使用者6的身分資訊及動作資訊，並藉由該醫護端處理單元45控制該醫護端記憶單元43予以記錄，以及透過該醫護端顯示單元42進行顯示，同時該醫護端處理單元45也會進行比較處理，當該醫護端處理單元45分析判斷該使用者6當次肢體訓練時的動作資訊是否達到標準，若判斷未達到標準，該醫護端處理單元45會控制該醫護端收發單元44發送一警示訊息至該遠端伺服器3，該使用端收發單元25自該遠端伺服器3接收後，由該使用端處理單元26控制該使用端顯示單元23顯示該警示訊息以供該使用者6獲悉而能即時調整肢體訓練動作。

綜上所述，本發明利用擴增實境輔助肢體訓練之方法及其系統之設計，不但能提供使用者6之身份識別，且利用讀取單元21讀取不同位置的識別標籤12、12’即可進一步從使用端記憶單元24中讀取出不同的相對應的虛擬影像資訊，因而能提供多種肢體訓練之選擇，讓使用者居家即可輕易地進行肢體訓練，如此不但使用便利性佳，且能提高訓練次數及效果。另外，還能進一步透過該使用端電子裝置2之使用端收發單元25將該使用者6的身分資訊及其動作資訊傳遞至一遠端伺服器3，並由醫護端電子裝置4做進一步接收及處理，如此，使用者6之肢體訓練運動的數據可以有效回饋至醫護端，讓醫護人員可透過該醫護端電子裝置4進行數據資料匯整分析，從而可從遠端發送警示訊息， 以協助使用者執行肢體訓練，免去使用者往返特定醫療院所的舟車勞頓而能居家進行肢體訓練，如此不但使用便利性佳，且能提高訓練次數等功效。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

1‧‧‧感應單元

1’‧‧‧感應單元

2‧‧‧使用端電子裝置

21‧‧‧讀取單元

6‧‧‧使用者

61‧‧‧上肢體

62‧‧‧下肢體

L1‧‧‧第一軸線

L2‧‧‧第二軸線

θ‧‧‧夾角

Claims (1)

1. 一種利用擴增實境輔助肢體訓練之方法，包含：(a)將二環狀感應單元分別套置於一使用者之一上肢體及一連接該上肢體之下肢體上，每一感應單元皆預設有多數彼此相串接之識別標籤；以及(b)利用一使用端電子裝置之一讀取單元讀取該等感應單元中的任一識別標籤及該使用者之該上肢體與該下肢體的實際影像，該使用端電子裝置接收後並予以儲存及執行已預存之一互動式擴增實境應用程式，並從該使用端電子裝置之一使用端記憶單元中取出已被該讀取單元所讀取之各該識別標籤相對應的虛擬影像資訊，且使該上肢體與該下肢體的實際影像及該等虛擬影像資訊相結合並予以顯示，讓該使用者可持續依照該等虛擬影像資訊進行肢體訓練活動，其中該互動式擴增實境應用程式運作時會先定義一第一軸線及一第二軸線，該第一軸線及該第二軸線分別通過已被該讀取單元所讀取之各該識別標籤中心，且該第一軸線與該第二軸線彼此相交而界定出一夾角，該第一軸線的延伸方向與該上肢體相平行，該第二軸線的延伸方向與該下肢體相平行，該使用者的動作資訊包括該夾角的角度大小，及動作次數；(c)由該使用端電子裝置透過一網際網路將該使用者的身分資訊及其動作資訊傳遞至一遠端伺服器；(d)一醫護人員可經由一醫護端電子裝置自該遠端伺服器下載該使用者的身分資訊及動作資訊，並予以記憶進而供了解該使用者當次肢體訓練的執行狀況，其中該醫護人員若獲悉該使用者當次肢體訓練時，該夾角的角度大小及動作次數未達到標準，能透過操作該醫護端電子裝置上傳一警示訊息至該遠端伺服器，進而由該遠端伺服器傳遞至該使用端電子裝置，由該使用端電子裝置輸出該警示訊息以供該使用者即時獲悉。