一種踝關節康復醫療訓練雙反饋測控系統的制作方法
【專利摘要】一種踝關節康復醫療訓練雙反饋測控系統包括計算機檢測控制管理系統、語音提示控制器、運動控制器、圖像采集控制器、伺服電機驅動模塊、旋轉位置檢測模塊、兩自由度訓練裝置、三維測量裝置，在踝關節康復醫療訓練過程中，計算機檢測控制管理系統通過運動控制器和伺服電機驅動模塊來控制驅動兩自由度訓練裝置，同時旋轉位置檢測模塊來檢測兩自由度訓練裝置X軸和Y軸方向的旋轉角度，形成角度反饋；三維測量裝置實現踝關節姿勢的三維測量和三維重建，形成踝關節姿勢反饋，最終利用雙反饋信息對踝關節關機功能不穩進行綜合評價。優點：1）實現非接觸測量，減輕心理負擔；2）降低皮膚觸覺等負面影響，提高測量評價精度；3）實現踝關節關節功能不穩的早期發現。
【專利說明】
一種踝關節康復醫療訓練雙反饋測控系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及雙反饋測控系統，特別是用于踝關節康復醫療訓練的雙反饋測控系統。
【背景技術】
[0002]在日常生活或者運動過程中，踝關節關節功能的不穩性被公認為踝關節扭傷后最常見的一種殘余殘病。由于踝關節關機功能的不穩定，經常出現反復性踝關節扭傷，影響人們日常生活。出現踝關節關節功能的不穩定的主要原因有:I)踝關節骨骼結構差異所引起的機械性不穩;2)運動不足或者踝關節扭傷后所帶來的腓骨筋力下降；3)踝關節位置和力感知的神經群反射障礙，康復醫療上稱之為踝關節固有感知器反射障礙。踝關節固有感知器反射障礙的出現，使得踝關節出現位置感偏差，進而導致踝關節姿勢上的差異，這種差異最終在重壓之下，將會產生踝關節的反復性扭傷。因此，踝關節關節功能不穩的早期發現對康復醫療有著非常重要的意義。
[0003]目前在臨床上踝關節關節功能的不穩定診斷普遍采用X線拍照等醫療診斷手段，但其診斷分析還是依賴于醫師多年的經驗，況且這種醫療診斷多數是踝關節關節結構或韌帶筋等嚴重損傷變形后的結果，故踝關節關節疾病末期，只能采用手術進行矯正，這就無法對踝關節關節功能進行早期發現或預警。此外市面上已出售踝關節康復訓練裝置，但其功能比較單一，在康復訓練過程中人-機直接接觸(需要綁定)，給患者帶來心理負擔，影響康復訓練測量評價的綜合效果。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是提供雙反饋測控系統，特別是用于踝關節康復醫療訓練的雙反饋測控系統，可以有效地解決了上述問題，以兩自由度訓練裝置和非接觸三維測量相結合的踝關節康復醫療訓練雙反饋測控系統對被測踝關節進行三維測量與三維重建，由踝關節姿勢的三維重建結果來分析評價踝關節關節功能的不穩定性，以無任何機械接觸，避免皮膚觸覺等負面影響，減輕測量評價過程中的患者心理負擔，提高踝關節關節功能不穩的評價效果。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現的:一種踝關節康復醫療訓練雙反饋測控系統，其特征是:該系統包括計算機檢測控制管理系統、語音提示控制器、運動控制器、圖像采集控制器、伺服電機驅動模塊1、伺服電機驅動模塊2、旋轉位置檢測模塊1、旋轉位置檢測模塊2、兩自由度訓練裝置2D0F TRM、三維測量裝置3MM，計算機檢測控制管理系統分別與語音提示控制器、運動控制器、圖像采集器連接，運動控制器還分別與伺服電機驅動模塊1、伺服電機驅動模塊2、旋轉位置檢測模塊1、旋轉位置檢測模塊2連接，伺服電機驅動模塊I和伺服電機驅動模塊2分別接收運動控制器的控制信號并分別驅動兩自由度訓練裝置2D0F TRM的兩臺伺服電機，旋轉位置檢測模塊I和旋轉位置檢測模塊2分別檢測兩自由度訓練裝置2D0FTRM的旋轉角度，用于兩自由度訓練裝置2D0F TRM的旋轉和定位;三維測量裝置3DMM通過圖像采集控制器與計算機檢測控制管理系統連接，用于踝關節姿勢的測量與分析;計算機檢測控制管理系統還通過語音提示控制器傳達康復醫療訓練過程中的注意提示；
[0006]所述的兩自由度訓練裝置2D0FTRM包括X軸伺服電機、Y軸伺服電機、X軸旋轉架、裝置固定架、X軸軸承、Y軸軸承、腳踏板，X軸伺服電機固定于裝置固定架，X軸伺服電機軸與X軸旋轉架固定連接，X軸伺服電機通過伺服電機驅動模塊2驅動旋轉X軸旋轉架的X軸方向；Y軸伺服電機固定于X軸旋轉架，Y軸伺服電機軸與腳踏板固定連接，Y軸伺服電機通過伺服電機驅動模塊I驅動旋轉腳踏板的Y軸方向；X軸軸承固定于裝置固定架，與X軸伺服電機軸形成X軸方向直線對齊，實現X軸旋轉架的圓滑旋轉;Y軸軸承固定于X軸旋轉架，與Y軸伺服電機軸形成Y軸方向直線對齊，實現腳踏板的圓滑旋轉，最終達到腳踏板的X軸方向和Y軸方向的旋轉和定位；
[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，實現系列結構光投射和圖像采集，將采集圖像通過圖像采集控制器傳送給計算機檢測控制管理系統，用于踝關節姿勢的三維測量和三維重建。
[0008]優點:I)實現無任何機械接觸測量，減輕被測對象的心理負擔;2)降低機械接觸所引起的皮膚觸覺等負面影響，提尚踩關節關節功能不穩的評價精度;3)實現踩關節關節功能不穩的早期發現和預警。
【附圖說明】
[0009]圖1本實用新型的系統結構圖；
[0010]圖2本實用新型的兩自由度訓練裝置2D0FTRM的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011 ]實施例1: 一種踝關節康復醫療訓練雙反饋測控系統，其特征是:該系統包括計算機檢測控制管理系統、語音提示控制器、運動控制器、圖像采集控制器、伺服電機驅動模塊
1、伺服電機驅動模塊2、旋轉位置檢測模塊1、旋轉位置檢測模塊2、兩自由度訓練裝置2D0FTRM、三維測量裝置3DMM，計算機檢測控制管理系統分別與語音提示控制器、運動控制器、圖像采集器連接，運動控制器還分別與伺服電機驅動模塊1、伺服電機驅動模塊2、旋轉位置檢測模塊1、旋轉位置檢測模塊2連接，伺服電機驅動模塊I和伺服電機驅動模塊2分別接收運動控制器的控制信號并分別驅動兩自由度訓練裝置2D0F TRM的兩臺伺服電機，旋轉位置檢測模塊I和旋轉位置檢測模塊2分別檢測兩自由度訓練裝置2D0F TRM的旋轉角度，用于兩自由度訓練裝置2D0F TRM的旋轉和定位;三維測量裝置3DMM通過圖像采集控制器與計算機檢測控制管理系統連接，用于踝關節姿勢的測量與分析;計算機檢測控制管理系統還通過語音提示控制器傳達康復醫療訓練過程中的注意提示；
[0012]所述的兩自由度訓練裝置2D0F TRM包括X軸伺服電機、Y軸伺服電機、X軸旋轉架、裝置固定架、X軸軸承、Y軸軸承、腳踏板，X軸伺服電機固定于裝置固定架，X軸伺服電機軸與X軸旋轉架固定連接，X軸伺服電機通過伺服電機驅動模塊2驅動旋轉X軸旋轉架的X軸方向；Y軸伺服電機固定于X軸旋轉架，Y軸伺服電機軸與腳踏板固定連接，Y軸伺服電機通過伺服電機驅動模塊I驅動旋轉腳踏板的Y軸方向；X軸軸承固定于裝置固定架，與X軸伺服電機軸形成X軸方向直線對齊，實現X軸旋轉架的圓滑旋轉;Y軸軸承固定于X軸旋轉架，與Y軸伺服電機軸形成Y軸方向直線對齊，實現腳踏板的圓滑旋轉，最終達到腳踏板的X軸方向和Y軸方向的旋轉和定位；
[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，實現系列結構光投射和圖像采集，將采集圖像通過圖像采集控制器傳送給計算機檢測控制管理系統，用于踝關節姿勢的三維測量和三維重建。
[0014]工作原理:在踝關節康復醫療訓練過程中，被測踝關節將放在兩自由度訓練裝置2D0F TRM的腳踏板上，計算機檢測控制管理系統通過運動控制器分別控制伺服電機驅動模塊I和伺服電機驅動模塊2，伺服電機驅動模塊I和伺服電機驅動模塊2來驅動Y軸伺服電機和X軸伺服電機，由此設置醫師指定的腳踏板X軸和Y軸方向的旋轉運動參數；同時由旋轉位置檢測模塊I和旋轉位置檢測模塊2來檢測腳踏板的X軸和Y軸方向的旋轉角度，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節姿勢，并將其結果通過圖像采集控制器傳至計算機檢測控制管理系統，形成計算機檢測控制管理系統進行三維重建的被測踝關節姿勢反饋，最終利用角度位置和踝關節姿勢這雙反饋信息對被測踝關節關節功能即對踩關節關機功能不穩進彳丁綜合評價。
[0015]以上所述，僅為該實用新型的具體實施方法。本實用新型保護并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應該涵蓋在本實用新型的保護范圍內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種踝關節康復醫療訓練雙反饋測控系統，其特征是:該系統包括計算機檢測控制管理系統、語音提示控制器、運動控制器、圖像采集控制器、伺服電機驅動模塊1、伺服電機驅動模塊2、旋轉位置檢測模塊1、旋轉位置檢測模塊2、兩自由度訓練裝置2D0F TRM、三維測量裝置3DMM，計算機檢測控制管理系統分別與語音提示控制器、運動控制器、圖像采集器連接，運動控制器還分別與伺服電機驅動模塊1、伺服電機驅動模塊2、旋轉位置檢測模塊1、旋轉位置檢測模塊2連接，伺服電機驅動模塊I和伺服電機驅動模塊2分別接收運動控制器的控制信號并分別驅動兩自由度訓練裝置2D0F TRM的兩臺伺服電機，旋轉位置檢測模塊I和旋轉位置檢測模塊2分別檢測兩自由度訓練裝置2D0F TRM的旋轉角度，用于兩自由度訓練裝置2D0F TRM的旋轉和定位;三維測量裝置3DMM通過圖像采集控制器與計算機檢測控制管理系統連接，用于踝關節姿勢的測量與分析;計算機檢測控制管理系統還通過語音提示控制器傳達康復醫療訓練過程中的注意提示； 所述的兩自由度訓練裝置2D0F TRM包括X軸伺服電機、Y軸伺服電機、X軸旋轉架、裝置固定架、X軸軸承、Y軸軸承、腳踏板，X軸伺服電機固定于裝置固定架，X軸伺服電機軸與X軸旋轉架固定連接，X軸伺服電機通過伺服電機驅動模塊2驅動旋轉X軸旋轉架的X軸方向；Y軸伺服電機固定于X軸旋轉架，Y軸伺服電機軸與腳踏板固定連接，Y軸伺服電機通過伺服電機驅動模塊I驅動旋轉腳踏板的Y軸方向；X軸軸承固定于裝置固定架，與X軸伺服電機軸形成X軸方向直線對齊，實現X軸旋轉架的圓滑旋轉;Y軸軸承固定于X軸旋轉架，與Y軸伺服電機軸形成Y軸方向直線對齊，實現腳踏板的圓滑旋轉，最終達到腳踏板的X軸方向和Y軸方向的旋轉和定位； 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，實現系列結構光投射和圖像采集，將采集圖像通過圖像采集控制器傳送給計算機檢測控制管理系統，用于踝關節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
【發明人】韓成春, 崔慶玉
【申請人】徐州工程學院