一种多交互式手法力学信息采集感应装置的制作方法

1.本发明属于中医理疗手法智能化建模技术领域，具体涉及一种多交互式手法力学信息采集感应装置。


背景技术：

2.中医用手在人体上按压经络、穴位，用推、拿、提、捏揉等手法进行治疗称为推拿；为一种非药物的自然疗法、物理疗法；通常是医者用自己的双手作用于患者的体表、受伤部位、不适部位、特定的腧穴、疼痛处，具体运用推、拿、按、摩、揉、捏、点、拍等形式多样的手法和力道，以期达到疏通经络、推行气血、扶伤止痛、祛邪扶正、调和阴阳、延长寿命的功效；
3.推拿目前的教学和展示大部分还停留在口传心授的阶段，其中的手法、力度、体位等并没有一个具象和量化的操作标准可供操作者和学习者参考；完全依靠操作者实际操作演示和要点讲解，然后学习者模仿操作并不断总结和积累经验；为了使推拿过程可以具象和直观，目前有研究者在操作者手部连接压力感应器，采集操作者在推拿过程中手法的不同力道；
4.上述这种简单的力道采集还存在以下的不足之处：1)只可简单的采集到按压力度，但是仅仅有力道数据不足以掌握准确的按压位置，按压手法；2)无法采集操作时的手法，对于推拿操作而言，除了力度到位之外，操作者的手法也非常重要，正确的手法不仅可以准确刺激到患处穴位，有时借助巧劲还可做到事半功倍；3)无法采集患者的体位动作，推拿过程中除了操作者对患者操作外，辅助患者做相应的体位动作也是治疗达到效果的关键，患者体位摆放标不标准，关系到治疗效果。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明设计了一种多交互式手法力学信息采集感应装置，用于捕捉推拿施术者的手法动作点位和操作力度数据以及被施术者的体位点位数据，将这些数据进行采集并处理后，形成完整的一整套手法数据库模型，通过这套模型可以直观量化的展示每一套动作所有信息；
6.为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种多交互式手法力学信息采集感应装置，包括：终端计算机、手套、中控器、线组，其特征在于，所述手套上每根手指上均连接一个九轴惯性传感器，手背部连接中控部，九轴惯性传感器采集到的数据经由各自对应的线组同一传输至中控部，对应在手套上每根手指关节处环绕连接一圈指关节标记光源；人体动作捕捉区域内为被施术者，被红外高速摄像头捕捉所采集的体位数据经由传输线传输至数据库，由终端数据处理软件对采集的数据进行建模，形成一整套具有量化标准的推拿操作信息；
7.优选的，所述人体动作捕捉区域分别捕捉施术者和被施术者在操作时的体位动作数据；采集方式为反光标记结合高速拍摄相结合，在施术者和被施术者的相应点位贴上反光标记；红外高速摄像头发出的红外光打到反光标记上，同样的反光标记将相同波长的红
外光反射给摄像头，经过终端计算机内的vicon系统处理后可得到反光标记三维坐标，利用计算机视觉原理，当摄像头以足够高的速率连续拍摄时，图像系列拼接后可得到点位的运动轨迹；
8.优选的，所述施术者的反光标记粘贴点位为肩峰端、肩胛冈内侧端、肩胛下角、肱骨内上髁、肱骨外上髁、尺骨茎突、桡骨茎突、第三掌骨头；被施术者的反光标记粘贴点位为颈椎中立位、左右侧屈位、左右侧旋位；
9.优选的，所述数据库采用mx net；
10.优选的，所述终端计算机内通过vicon系统软件、matlab软件、workstation 5.1软件对数据进行处理，其中vicon系统软件、matlab软件配合使用得到颈椎旋转扳法动作的运动时间和各关节三维运动角度；workstation 5.1软件负责运动瞬间位置点的采集和记录；
11.优选的，所述中控器内集成连接蓝牙模块，九轴惯性传感器捕捉采集手法的作用点、方向、力度、角度、速度、加速度数据并通过中控器内的蓝牙模块传输至终端计算机进行数据处理；
12.优选的，所述手套采用弹性材质制成，与手套关节处指关节标记光源连接的线组排布于手套的夹层内，然后从手腕处引出；
13.优选的，所述红外高速摄像头对手套上的指关节标记光源点的运动轨迹图像数据进行采集，经过数据处理形成完整的手法运动轨迹模型；
14.优选的，所述指关节标记光源由中控器内的脉冲发生器控制其闪烁，由变频器控制其闪烁频率；可以使不同关节位置的指关节标记光源可以被红外高速摄像头快速识别并采集。
15.本发明的有益效果是：1)本发明设计的一种多交互式手法力学信息采集感应装置，通过高速动作电位捕捉可以获取推拿操作时施术者和被施术者的体位数据，通过系统对数据库建模可以得到标准的完整体位信息；
16.2)通过本发明的设计可以捕捉施术者在操作时的手法动作电位信息，同样经过本发明的vicon系统可将点位数据还原成完整的操作轨迹手法模型；
17.3)通过本发明设计的交互手套上的九轴惯性传感器，可以采集施术者在按压作用点、力度、方向、角度、速度和加速度等信息，整合这些信息加上之前建立的手法模型，可形成一套标准，可量化的推拿手法数据模型，将该数据模型应用于智能按摩仪后，可使机器按摩高度仿真高度还原人手操作；
18.4)通过本发明技术整合的一整套手法力学信息数据，在将数据进行建模，通过这一整套标准量化的模型进行教学或自学，可以有一个清晰的参照，有助于学习成果的提高。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明系统工作框架示意图；
21.图2是本发明多交互手套手背面示意图；
22.图3是本发明多交互手套手心面示意图；
23.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0024]1‑
人体动作捕捉区域，2
‑
红外高速摄像头，3
‑
mx net，4
‑
传输线，5
‑
终端计算机，6
‑
手套，7
‑
九轴惯性传感器，8
‑
中控器，9
‑
线组，10
‑
指关节标记光源。
具体实施方式
[0025]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]
实施例1
[0027]
参阅图1至图3所示，一种多交互式手法力学信息采集感应装置，包括：终端计算机5、手套6、中控器8、线组9，其特征在于，所述手套6上每根手指上均连接一个九轴惯性传感器7，手背部连接中控部8，九轴惯性传感器7采集到的数据经由各自对应的线组同一传输至中控部8，对应在手套6上每根手指关节处环绕连接一圈指关节标记光源10；人体动作捕捉区域1内为被施术者，被红外高速摄像头2捕捉所采集的体位数据经由传输线4传输至数据库，由终端数据处理软件对采集的数据进行建模，形成一整套具有量化标准的推拿操作信息；
[0028]
所述人体动作捕捉区域1分别捕捉施术者和被施术者在操作时的体位动作数据；采集方式为反光标记结合高速拍摄相结合，在施术者和被施术者的相应点位贴上反光标记；红外高速摄像头2发出的红外光打到反光标记上，同样的反光标记将相同波长的红外光反射给摄像头，经过终端计算机5内的vicon系统处理后可得到反光标记三维坐标，利用计算机视觉原理，当摄像头以足够高的速率连续拍摄时，图像系列拼接后可得到点位的运动轨迹；施术者的反光标记粘贴点位为肩峰端、肩胛冈内侧端、肩胛下角、肱骨内上髁、肱骨外上髁、尺骨茎突、桡骨茎突、第三掌骨头；被施术者的反光标记粘贴点位为颈椎中立位、左右侧屈位、左右侧旋位；
[0029]
所述数据库采用mx net 3，所采集数据由mx net处理，再由终端计算机5内vicon系统软件、matlab软件、workstation 5.1软件对数据进行完整数据模型建立，其中vicon系统软件、matlab软件配合使用得到颈椎旋转扳法动作的运动时间和各关节三维运动角度；workstation 5.1软件负责运动瞬间位置点的采集和记录；最终得出在推拿操作过程中施术者双上肢以及被施术者体位模型。
[0030]
实施例2
[0031]
参阅图1至图3所示，一种多交互式手法力学信息采集感应装置，包括：终端计算机5、手套6、中控器8、线组9，其特征在于，所述手套6上每根手指上均连接一个九轴惯性传感器7，手背部连接中控部8，九轴惯性传感器7采集到的数据经由各自对应的线组同一传输至中控部8，对应在手套6上每根手指关节处环绕连接一圈指关节标记光源10；人体动作捕捉区域1内为被施术者，被红外高速摄像头2捕捉所采集的体位数据经由传输线4传输至数据库，由终端数据处理软件对采集的数据进行建模，形成一整套具有量化标准的推拿操作信息；
[0032]
所述中控器8内集成连接蓝牙模块，九轴惯性传感器7捕捉采集手法的作用点、方向、力度、角度、速度、加速度数据并通过中控器8内的蓝牙模块传输至终端计算机5进行数据处理；
[0033]
所述手套6采用弹性材质制成，弹性材质可保证手套6与手部紧密贴合，确保手上完成的动作准确由手套6同步反应；与手套关节处指关节标记光源10连接的线组9排布于手套6的夹层内，然后从手腕处引出；
[0034]
所述红外高速摄像头2对手套6上的指关节标记光源10点的运动轨迹图像数据进行采集，经过数据处理形成完整的手法运动轨迹模型；
[0035]
所述指关节标记光源10由中控器8内的脉冲发生器控制其闪烁，由变频器控制其闪烁频率；可以使不同关节位置的指关节标记光源10可以被红外高速摄像头2快速识别并采集；
[0036]
通过以上对手部按压的作用点、方向、力度、角度、速度、加速度数据采集配合手法点位的数据采集，经系统和数据处理软件的处理后可得到标准量化的手法模型。
[0037]
综上所述，1)本发明设计的一种多交互式手法力学信息采集感应装置，通过高速动作电位捕捉可以获取推拿操作时施术者和被施术者的体位数据，通过系统对数据库建模可以得到标准的完整体位信息；
[0038]
2)通过本发明的设计可以捕捉施术者在操作时的手法动作电位信息，同样经过本发明的vicon系统可将点位数据还原成完整的操作轨迹手法模型；
[0039]
3)通过本发明设计的交互手套上的九轴惯性传感器，可以采集施术者在按压作用点、力度、方向、角度、速度和加速度等信息，整合这些信息加上之前建立的手法模型，可形成一套标准，可量化的推拿手法数据模型，将该数据模型应用于智能按摩仪后，可使机器按摩高度仿真高度还原人手操作；
[0040]
4)通过本发明技术整合的一整套手法力学信息数据，在将数据进行建模，通过这一整套标准量化的模型进行教学或自学，可以有一个清晰的参照，有助于学习成果的提高。
[0041]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0042]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。