一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練雙反饋測控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練雙反饋測控系統(tǒng)包括計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)、語音提示控制器、運(yùn)動控制器、圖像采集控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊、兩自由度訓(xùn)練裝置、三維測量裝置，在踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練過程中，計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)通過運(yùn)動控制器和伺服電機(jī)驅(qū)動模塊來控制驅(qū)動兩自由度訓(xùn)練裝置，同時旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊來檢測兩自由度訓(xùn)練裝置X軸和Y軸方向的旋轉(zhuǎn)角度，形成角度反饋；三維測量裝置實現(xiàn)踝關(guān)節(jié)姿勢的三維測量和三維重建，形成踝關(guān)節(jié)姿勢反饋，最終利用雙反饋信息對踝關(guān)節(jié)關(guān)機(jī)功能不穩(wěn)進(jìn)行綜合評價。優(yōu)點：1）實現(xiàn)非接觸測量，減輕心理負(fù)擔(dān)；2）降低皮膚觸覺等負(fù)面影響，提高測量評價精度；3）實現(xiàn)踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)功能不穩(wěn)的早期發(fā)現(xiàn)。
【專利說明】
一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練雙反饋測控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及雙反饋測控系統(tǒng)，特別是用于踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練的雙反饋測控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在日常生活或者運(yùn)動過程中，踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)功能的不穩(wěn)性被公認(rèn)為踝關(guān)節(jié)扭傷后最常見的一種殘余殘病。由于踝關(guān)節(jié)關(guān)機(jī)功能的不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)反復(fù)性踝關(guān)節(jié)扭傷，影響人們?nèi)粘Ｉ睢３霈F(xiàn)踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)功能的不穩(wěn)定的主要原因有:I)踝關(guān)節(jié)骨骼結(jié)構(gòu)差異所引起的機(jī)械性不穩(wěn);2)運(yùn)動不足或者踝關(guān)節(jié)扭傷后所帶來的腓骨筋力下降；3)踝關(guān)節(jié)位置和力感知的神經(jīng)群反射障礙，康復(fù)醫(yī)療上稱之為踝關(guān)節(jié)固有感知器反射障礙。踝關(guān)節(jié)固有感知器反射障礙的出現(xiàn)，使得踝關(guān)節(jié)出現(xiàn)位置感偏差，進(jìn)而導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)姿勢上的差異，這種差異最終在重壓之下，將會產(chǎn)生踝關(guān)節(jié)的反復(fù)性扭傷。因此，踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)功能不穩(wěn)的早期發(fā)現(xiàn)對康復(fù)醫(yī)療有著非常重要的意義。
[0003]目前在臨床上踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)功能的不穩(wěn)定診斷普遍采用X線拍照等醫(yī)療診斷手段，但其診斷分析還是依賴于醫(yī)師多年的經(jīng)驗，況且這種醫(yī)療診斷多數(shù)是踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)或韌帶筋等嚴(yán)重?fù)p傷變形后的結(jié)果，故踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)疾病末期，只能采用手術(shù)進(jìn)行矯正，這就無法對踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)功能進(jìn)行早期發(fā)現(xiàn)或預(yù)警。此外市面上已出售踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練裝置，但其功能比較單一，在康復(fù)訓(xùn)練過程中人-機(jī)直接接觸(需要綁定)，給患者帶來心理負(fù)擔(dān)，影響康復(fù)訓(xùn)練測量評價的綜合效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供雙反饋測控系統(tǒng)，特別是用于踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練的雙反饋測控系統(tǒng)，可以有效地解決了上述問題，以兩自由度訓(xùn)練裝置和非接觸三維測量相結(jié)合的踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練雙反饋測控系統(tǒng)對被測踝關(guān)節(jié)進(jìn)行三維測量與三維重建，由踝關(guān)節(jié)姿勢的三維重建結(jié)果來分析評價踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)功能的不穩(wěn)定性，以無任何機(jī)械接觸，避免皮膚觸覺等負(fù)面影響，減輕測量評價過程中的患者心理負(fù)擔(dān)，提高踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)功能不穩(wěn)的評價效果。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練雙反饋測控系統(tǒng)，其特征是:該系統(tǒng)包括計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)、語音提示控制器、運(yùn)動控制器、圖像采集控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊1、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊1、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊2、兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM、三維測量裝置3MM，計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)分別與語音提示控制器、運(yùn)動控制器、圖像采集器連接，運(yùn)動控制器還分別與伺服電機(jī)驅(qū)動模塊1、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊1、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊2連接，伺服電機(jī)驅(qū)動模塊I和伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2分別接收運(yùn)動控制器的控制信號并分別驅(qū)動兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM的兩臺伺服電機(jī)，旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊I和旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊2分別檢測兩自由度訓(xùn)練裝置2D0FTRM的旋轉(zhuǎn)角度，用于兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM的旋轉(zhuǎn)和定位;三維測量裝置3DMM通過圖像采集控制器與計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)連接，用于踝關(guān)節(jié)姿勢的測量與分析;計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)還通過語音提示控制器傳達(dá)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練過程中的注意提示；
[0006]所述的兩自由度訓(xùn)練裝置2D0FTRM包括X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)、X軸旋轉(zhuǎn)架、裝置固定架、X軸軸承、Y軸軸承、腳踏板，X軸伺服電機(jī)固定于裝置固定架，X軸伺服電機(jī)軸與X軸旋轉(zhuǎn)架固定連接，X軸伺服電機(jī)通過伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2驅(qū)動旋轉(zhuǎn)X軸旋轉(zhuǎn)架的X軸方向；Y軸伺服電機(jī)固定于X軸旋轉(zhuǎn)架，Y軸伺服電機(jī)軸與腳踏板固定連接，Y軸伺服電機(jī)通過伺服電機(jī)驅(qū)動模塊I驅(qū)動旋轉(zhuǎn)腳踏板的Y軸方向；X軸軸承固定于裝置固定架，與X軸伺服電機(jī)軸形成X軸方向直線對齊，實現(xiàn)X軸旋轉(zhuǎn)架的圓滑旋轉(zhuǎn);Y軸軸承固定于X軸旋轉(zhuǎn)架，與Y軸伺服電機(jī)軸形成Y軸方向直線對齊，實現(xiàn)腳踏板的圓滑旋轉(zhuǎn)，最終達(dá)到腳踏板的X軸方向和Y軸方向的旋轉(zhuǎn)和定位；
[0007]所述的三維測量裝置3DMM包括DLP投影儀和CCD攝像頭，圖像采集控制器分別與DLP投影儀和CCD攝像頭相連，實現(xiàn)系列結(jié)構(gòu)光投射和圖像采集，將采集圖像通過圖像采集控制器傳送給計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)，用于踝關(guān)節(jié)姿勢的三維測量和三維重建。
[0008]優(yōu)點:I)實現(xiàn)無任何機(jī)械接觸測量，減輕被測對象的心理負(fù)擔(dān);2)降低機(jī)械接觸所引起的皮膚觸覺等負(fù)面影響，提尚踩關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)功能不穩(wěn)的評價精度;3)實現(xiàn)踩關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)功能不穩(wěn)的早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)警。
【附圖說明】
[0009]圖1本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0010]圖2本實用新型的兩自由度訓(xùn)練裝置2D0FTRM的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0011 ]實施例1: 一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練雙反饋測控系統(tǒng)，其特征是:該系統(tǒng)包括計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)、語音提示控制器、運(yùn)動控制器、圖像采集控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊
1、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊1、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊2、兩自由度訓(xùn)練裝置2D0FTRM、三維測量裝置3DMM，計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)分別與語音提示控制器、運(yùn)動控制器、圖像采集器連接，運(yùn)動控制器還分別與伺服電機(jī)驅(qū)動模塊1、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊1、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊2連接，伺服電機(jī)驅(qū)動模塊I和伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2分別接收運(yùn)動控制器的控制信號并分別驅(qū)動兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM的兩臺伺服電機(jī)，旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊I和旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊2分別檢測兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM的旋轉(zhuǎn)角度，用于兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM的旋轉(zhuǎn)和定位;三維測量裝置3DMM通過圖像采集控制器與計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)連接，用于踝關(guān)節(jié)姿勢的測量與分析;計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)還通過語音提示控制器傳達(dá)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練過程中的注意提示；
[0012]所述的兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM包括X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)、X軸旋轉(zhuǎn)架、裝置固定架、X軸軸承、Y軸軸承、腳踏板，X軸伺服電機(jī)固定于裝置固定架，X軸伺服電機(jī)軸與X軸旋轉(zhuǎn)架固定連接，X軸伺服電機(jī)通過伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2驅(qū)動旋轉(zhuǎn)X軸旋轉(zhuǎn)架的X軸方向；Y軸伺服電機(jī)固定于X軸旋轉(zhuǎn)架，Y軸伺服電機(jī)軸與腳踏板固定連接，Y軸伺服電機(jī)通過伺服電機(jī)驅(qū)動模塊I驅(qū)動旋轉(zhuǎn)腳踏板的Y軸方向；X軸軸承固定于裝置固定架，與X軸伺服電機(jī)軸形成X軸方向直線對齊，實現(xiàn)X軸旋轉(zhuǎn)架的圓滑旋轉(zhuǎn);Y軸軸承固定于X軸旋轉(zhuǎn)架，與Y軸伺服電機(jī)軸形成Y軸方向直線對齊，實現(xiàn)腳踏板的圓滑旋轉(zhuǎn)，最終達(dá)到腳踏板的X軸方向和Y軸方向的旋轉(zhuǎn)和定位；
[0013]所述的三維測量裝置3DMM包括DLP投影儀和CCD攝像頭，圖像采集控制器分別與DLP投影儀和CCD攝像頭相連，實現(xiàn)系列結(jié)構(gòu)光投射和圖像采集，將采集圖像通過圖像采集控制器傳送給計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)，用于踝關(guān)節(jié)姿勢的三維測量和三維重建。
[0014]工作原理:在踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練過程中，被測踝關(guān)節(jié)將放在兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM的腳踏板上，計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)通過運(yùn)動控制器分別控制伺服電機(jī)驅(qū)動模塊I和伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2，伺服電機(jī)驅(qū)動模塊I和伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2來驅(qū)動Y軸伺服電機(jī)和X軸伺服電機(jī)，由此設(shè)置醫(yī)師指定的腳踏板X軸和Y軸方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動參數(shù)；同時由旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊I和旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊2來檢測腳踏板的X軸和Y軸方向的旋轉(zhuǎn)角度，形成角度位置反饋;另一方面由三維測量裝置3DMM來測量腳踏板上的踝關(guān)節(jié)姿勢，并將其結(jié)果通過圖像采集控制器傳至計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)，形成計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)進(jìn)行三維重建的被測踝關(guān)節(jié)姿勢反饋，最終利用角度位置和踝關(guān)節(jié)姿勢這雙反饋信息對被測踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)功能即對踩關(guān)節(jié)關(guān)機(jī)功能不穩(wěn)進(jìn)彳丁綜合評價。
[0015]以上所述，僅為該實用新型的具體實施方法。本實用新型保護(hù)并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)該涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練雙反饋測控系統(tǒng)，其特征是:該系統(tǒng)包括計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)、語音提示控制器、運(yùn)動控制器、圖像采集控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊1、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊1、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊2、兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM、三維測量裝置3DMM，計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)分別與語音提示控制器、運(yùn)動控制器、圖像采集器連接，運(yùn)動控制器還分別與伺服電機(jī)驅(qū)動模塊1、伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊1、旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊2連接，伺服電機(jī)驅(qū)動模塊I和伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2分別接收運(yùn)動控制器的控制信號并分別驅(qū)動兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM的兩臺伺服電機(jī)，旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊I和旋轉(zhuǎn)位置檢測模塊2分別檢測兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM的旋轉(zhuǎn)角度，用于兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM的旋轉(zhuǎn)和定位;三維測量裝置3DMM通過圖像采集控制器與計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)連接，用于踝關(guān)節(jié)姿勢的測量與分析;計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)還通過語音提示控制器傳達(dá)康復(fù)醫(yī)療訓(xùn)練過程中的注意提示； 所述的兩自由度訓(xùn)練裝置2D0F TRM包括X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)、X軸旋轉(zhuǎn)架、裝置固定架、X軸軸承、Y軸軸承、腳踏板，X軸伺服電機(jī)固定于裝置固定架，X軸伺服電機(jī)軸與X軸旋轉(zhuǎn)架固定連接，X軸伺服電機(jī)通過伺服電機(jī)驅(qū)動模塊2驅(qū)動旋轉(zhuǎn)X軸旋轉(zhuǎn)架的X軸方向；Y軸伺服電機(jī)固定于X軸旋轉(zhuǎn)架，Y軸伺服電機(jī)軸與腳踏板固定連接，Y軸伺服電機(jī)通過伺服電機(jī)驅(qū)動模塊I驅(qū)動旋轉(zhuǎn)腳踏板的Y軸方向；X軸軸承固定于裝置固定架，與X軸伺服電機(jī)軸形成X軸方向直線對齊，實現(xiàn)X軸旋轉(zhuǎn)架的圓滑旋轉(zhuǎn);Y軸軸承固定于X軸旋轉(zhuǎn)架，與Y軸伺服電機(jī)軸形成Y軸方向直線對齊，實現(xiàn)腳踏板的圓滑旋轉(zhuǎn)，最終達(dá)到腳踏板的X軸方向和Y軸方向的旋轉(zhuǎn)和定位； 所述的三維測量裝置3DMM包括DLP投影儀和CCD攝像頭，圖像采集控制器分別與DLP投影儀和CCD攝像頭相連，實現(xiàn)系列結(jié)構(gòu)光投射和圖像采集，將采集圖像通過圖像采集控制器傳送給計算機(jī)檢測控制管理系統(tǒng)，用于踝關(guān)節(jié)姿勢的三維測量和三維重建。
【文檔編號】A61B5/00GK205568955SQ201620240613
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】韓成春, 崔慶玉
【申請人】徐州工程學(xué)院