多功能交互式推拿教学系统

1.本发明涉及推拿教学技术领域，尤其是涉及多功能交互式推拿教学系统。


背景技术：

2.中医推拿，以中医的脏腑、经络学说为理论基础，通过不同的手法刺激人体经络穴位或特定部位，并结合西医的解剖和病理诊断，通过调节机体生理、病理状况，达到疏通经路、调和阴阳的理疗目的，从而使人保持一个健康状态。然而目前市场上推拿从业人员良莠不齐，导致消费者受伤事故频发，中医药院校的教学体系也存在一些缺漏。
3.当前中医推拿教学主要采用学校教学和师承教学两种模式，通过理论课程、图片记忆、模型认识、言传身教、临床实践的方式完成中医推拿人才培养。其中临床教学薄弱。临床实训考核方式不够科学合理，考核指标缺乏统一标准，导致学生普遍存在临床能力不足，知识结构单一，学术视野狭窄，缺少良好思维方式以及创新能力。理论课程又设置不合理。理论课程过多重视专业内容，而忽视了中医文化素质教学，导致学生传统文化基础薄弱，不能合理地认识中国传统哲学思想和文化内涵，尤其对于国外推拿学习者，存在接受程度低的问题。同时，大多数中医学校的规模与教具建设普遍存在失衡现象，缺少临床实训基地和考核站点，教师数量不足，专业人员也较少，导致中医推拿从业人员培养周期较长，难以在短期内具有较强的综合能力，成为合格的中医推拿人才。
4.因此，中医推拿教学方式亟需改善，针对现有中医推拿教学中存在的重理论，轻临床；重专业，轻文化；重规模，轻质量问题，探索出一种基于传统中医推拿教学方式，并融合人工智能技术、虚拟现实技术、动作捕捉技术、设备组网技术的新型教学方式，为使用者提供增强性实时肢体感受和个性化训练，实现中医推拿学习过程中的手法实时自纠正、统一考核标准、进行数字化评价，有效解决中医推拿教学中存在的问题，缩短了中医推拿人才培养周期。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种多功能交互式推拿教学系统。
6.为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：本发明所述的多功能交互式推拿教学系统，包括全方位动作捕捉模块、环绕式显示模块、智能触感全息投影操作台、多功能推拿教学模块、模块综合管理分析平台；所述全方位动作捕捉模块，由无标记点式光学动作捕捉设备、动作捕捉设备移动滑轨、动作捕捉设备支撑设备、配套连接设备、配套电源系统以及动作捕捉信息处理服务器组成；用于获取空间中使用者的动作、位置、姿态数据以及力学信息；所述环绕式显示模块，包括环绕式显示模块移动滑轨，结合所述全方位动作捕捉模块捕获使用者朝向方位，通过自适应转动，使显示界面中心点始终处于使用者视野正前方，便于使用者观察标准推拿手法以及对比分析界面；所述智能触感全息投影操作台，用于构建可视化人体全息投影，以展现人体的局
部或整体，以及对应的脏腑、经络和穴位，并结合光电超声辐射设备产生压力，实现推拿过程中真人触感的模拟；所述多功能推拿教学模块，包括设备组网模块、人机交互模块和信息存储模块；用于采集所述标准推拿手法，生成标准推拿手法数据集；标准推拿手法分解和整体的理论临床讲解与训练；推拿手法理论和临床考核；多人在线推拿理论和临床对抗教学训练与竞赛；推拿潜力人员挖掘测试与选材以及中西医理论知识教学与考核；所述模块综合管理分析平台，与所述全方位动作捕捉模块、所述环绕式显示模块、所述智能触感全息投影操作台、所述多功能推拿教学模块连接，用于各模块自身数据收集、计算、模块间信息管理与传递以及系统数据综合分析和发布。
7.进一步地，所述动作捕捉信息处理服务器，通过接收所述无标记点式光学动作捕捉设备信息，生成人体空间坐标数据，并根据所述人体空间坐标数据生成人体姿态数据、人体运动的速度和加速度、人体发力大小以及人体模拟图像。
8.进一步地，所述对比分析界面包含人体模型图像、人体热力学图像、结果分析图像。
9.进一步地，所述设备组网模块，包含系统服务器、推拿竞赛客户端、组网相关网络设备、组网相关连接设备，通过多设备联网连线，用于完成所述多人在线推拿理论和临床对抗教学训练与竞赛。
10.进一步地，所述信息存储模块，用于个性化存储使用者全部信息，包含个人信息、学习进度、考核成绩、优势手法、劣势手法、高频错误点以及使用者的动作、位置、姿态数据、力学信息和图像信息。
11.进一步地，所述人机交互模块，用于完成所述推拿手法分解和整体的理论临床讲解与训练；结合所述环绕式显示模块显示的所述标准推拿手法、所述智能触感全息投影操作台呈现的人体局部或整体结构、基于虚拟现实技术，对使用者推拿手法进行实时动作预警；并在环绕式显示模块所述对比分析界面实时显示动作预警信息，反馈使用者推拿手法的标准程度，指导使用者自纠正推拿手法，增强使用者实时肢体感受。
12.进一步地，所述人机交互模块，还用于完成推拿手法理论和临床考核和多人在线中医推拿理论和临床对抗教学训练与竞赛的评估；基于人工智能与数据挖掘技术，分析使用者推拿手法的标准程度，通过加权平均量化评估，得出使用者临床实践分数并反馈给使用者。
13.进一步地，所述考核分为入门、初级、中级、高级四个等级，不同等级需要达到的最低理论考核分数和推拿手法标准程度不同，且难度随等级的提高而提升；考核结束后，生成使用者理论和临床考核成绩、错误分析报告以及能否进入下一等级的通知。
14.进一步地，所述人机交互模块，还用于完成推拿潜力人员挖掘测试与选材；基于人工智能技术，对未系统学习推拿的使用者进行推拿手法模仿程度、肢体结构、身体状况综合评估，生成使用者潜力分析报告，完成潜力人员挖掘测试与选材。
15.进一步地，支持非竞赛人员在线观看竞赛实况；生成竞赛人员排名和竞赛人员评判报告。
16.本发明优点在于基于传统中医推拿教学方式，融合人工智能技术、虚拟现实技术、动作捕捉技术、设备组网技术，通过利用全方位动作捕捉模块、环绕式显示模块、智能触感
全息投影操作台、多功能推拿教学模块、模块综合管理分析平台与传统中医推拿教学方式相融合，结合标准中医推拿手法，为使用者提供增强性实时肢体感受和个性化训练，实现中医推拿学习过程中的手法实时自纠正，且实现了中医推拿人员从选材到培养到考核的周期性教学，加强了中医人文素质教学，同时以西医解剖学、生理学、病理诊断作为辅助，以中医推拿临床实践为核心，制定推拿的统一量化考核标准，做到了理论与实践并行，增强了使用者推拿学习与自主训练的主动性和沉浸感，有助于中医推拿的传承以及中医推拿学生临床水平的提升，缩短了中医推拿人才培养周期。
附图说明
17.图1是本发明所述多功能交互式推拿教学系统的框架图。
18.图2是本发明所述多功能交互式推拿教学系统的总流程图。
19.图3是本发明所述多功能交互式推拿教学系统中课程模式的流程图。
20.图4是本发明所述多功能交互式推拿教学系统中考核模式的流程图。
21.图5是本发明所述多功能交互式推拿教学系统中对抗模式的流程图。
22.图6是本发明所述多功能交互式推拿教学系统中选材模式的流程图。
具体实施方式
23.下面将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的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.如图1所示，本发明所述的多功能交互式推拿教学系统，包括全方位动作捕捉模块、环绕式显示模块、智能触感全息投影操作台、多功能推拿教学模块、模块综合管理分析平台；所述全方位动作捕捉模块，由无标记点式光学动作捕捉设备、动作捕捉设备移动滑轨、动作捕捉设备支撑设备、配套连接设备、配套电源系统以及动作捕捉信息处理服务器组成；用于获取空间中使用者的动作、位置、姿态数据以及力学信息；所述动作捕捉信息处理服务器，通过接收所述无标记点式光学动作捕捉设备信息，生成人体空间坐标数据，并根据所述人体空间坐标数据生成人体姿态数据、人体运动的速度和加速度、人体发力大小以及人体模拟图像。
25.所述环绕式显示模块，包括环绕式显示模块移动滑轨，结合所述全方位动作捕捉模块捕获使用者朝向方位，通过自适应转动，使显示界面中心点始终处于使用者视野正前方，便于使用者观察标准推拿手法以及对比分析界面；所述对比分析界面包含人体模型图像、人体热力学图像、结果分析图像。
26.所述智能触感全息投影操作台，用于构建可视化人体全息投影，以展现人体的局部或整体，以及对应的脏腑、经络和穴位，并结合光电超声辐射设备产生压力，实现推拿过程中真人触感的模拟；所述多功能推拿教学模块，通过中医基础理论、中医诊断学、中医气功学、经络腧穴学、按摩推拿学等相关中医知识教学与考核，建立以中医推拿为主，西医解剖学、生理学、
病理诊断等知识补充为辅的新型教学模式。
27.其包括设备组网模块、人机交互模块和信息存储模块；用于采集所述标准推拿手法，生成标准推拿手法数据集；标准推拿手法分解和整体的理论临床讲解与训练；推拿手法理论和临床考核；多人在线推拿理论和临床对抗教学训练与竞赛；推拿潜力人员挖掘测试与选材，以及中西医理论知识教学与考核；设备组网模块，包含系统服务器、推拿竞赛客户端、组网相关网络设备、组网相关连接设备，通过多设备联网连线，用于完成所述多人在线推拿理论和临床对抗教学训练与竞赛，能够提高所述多人在线中医推拿理论和临床对抗教学训练与竞赛的稳定性和运行效率，提升使用者的竞赛体验。
28.所述信息存储模块，用于个性化存储使用者全部信息，包含个人信息、学习进度、考核成绩、优势手法、劣势手法、高频错误点以及使用者的动作、位置、姿态数据、力学信息和图像信息。
29.所述人机交互模块，用于完成所述推拿手法分解和整体的理论临床讲解与训练；其中，讲解包含中医推拿相关中医知识讲解，西医解剖学、生理学、病理诊断等知识讲解以及中医推拿临床技能讲解。
30.训练是指训练者通过所述环绕式显示模块显示的所述标准推拿手法，结合所述智能触感全息投影操作台呈现的人体局部或整体结构、基于虚拟现实技术，通过人机交互模块，对使用者推拿手法进行实时动作预警；并在环绕式显示模块中显示所述对比分析界面，反馈与标准推拿手法相比，使用者推拿手法的标准程度，并提出整改意见，要求使用者及时调整非标准行为，实现使用者推拿手法自纠正，增强使用者实时肢体感受。
31.其中，实时动作预警包括通过语音提醒和颜色标注的方式，在环绕式显示模块中的人体模型图像反馈与标准推拿手法相比，使用者手法的标准程度。标准程度包含推拿动作准确度、手法速度、手法加速度、手法发力程度、肢体姿态标准程度等；人机交互模块，还用于完成推拿手法理论和临床考核和多人在线中医推拿理论和临床对抗教学训练与竞赛的评估；具体来说，是基于人工智能与数据挖掘技术，通过人机交互模块，分析使用者推拿手法的标准程度，通过加权平均量化评估，得出使用者临床实践分数并反馈给使用者。
32.所述考核分为入门、初级、中级、高级四个等级，不同等级需要达到的最低理论考核分数和推拿手法标准程度不同，且难度随等级的提高而提升；考核结束后，生成使用者理论和临床考核成绩、错误分析报告以及能否进入下一等级的通知。
33.人机交互模块，还用于完成推拿潜力人员挖掘测试与选材；基于人工智能技术，对未系统学习推拿的使用者进行推拿手法模仿程度、肢体结构、身体状况综合评估，生成使用者潜力分析报告，完成潜力人员挖掘测试与选材。
34.同时，本发明所述的多功能交互式推拿教学系统，通过设备组网模块，实现多人理论试题和临床技能在线对抗教学训练与竞赛外，还支持非竞赛人员在线观看竞赛实况；在竞赛结束后，能够生成竞赛人员排名和竞赛人员评判报告。
35.所述模块综合管理分析平台，与所述全方位动作捕捉模块、所述环绕式显示模块、所述智能触感全息投影操作台、所述多功能推拿教学模块连接，用于各模块自身数据收集、计算、模块间信息管理与传递以及系统数据综合分析和发布。
36.如图2所示，为本发明所述的多功能交互式推拿教学系统的使用流程。系统经过初始化后，首先采集数套标准推拿手法，生成标准推拿手法数据集。检查新系统是否已拥有所需的标准手法。如果缺少所需的标准手法，则先录入标准手法信息，完成所需标准推拿手法采集后，生成标准手法数据集，存储至标准手法数据库，直到录入所有所需的标准手法为止。
37.如果已拥有所需的标准手法，则录入全息投影人体特征信息，录入使用者身份和特征信息和使用者身份特征信息，由使用者选择使用模式，包括课程模式、考核模式、对抗模式和选材模式。
38.如图3所示，课程模式用于实现推拿手法分解和整体的理论和临床讲解与训练。使用者可以在课程模式中选择讲解模块或训练模块。进入讲解模块后，选择所需讲解的推拿手法，系统开始进行理论讲解和临床讲解，讲解完成后，可以更换推拿手法继续，也可以更换模块模式或退出系统。进入训练模块后，选择推拿手法，进入理论训练，之后启动全息投影进入临床训练，通过人机交互实时反馈使用者手法的标准程度，并提出整改意见，存储使用者的错位点。之后可以更换推拿手法继续，也可以更换模块模式或退出系统。
39.如图4所示，考核模式用于完成推拿手法理论和临床考核；使用者选择推拿手法，进入理论考核，启动全息投影进入临床考核，采用多指标加权平均量化评估的方法，对使用者手法的标准程度进行评分，完成使用者考核，并能生成错误分析报告，存储错误点，判断使用者是否能够提升等级。之后可以更换推拿手法继续，也可以更换模式或退出系统。
40.如图5所示，对抗模式用于实现多人在线中医推拿理论和临床对抗教学训练与竞赛；使用者登录客户端，选择对抗类型。对抗类型分为多人训练教学和多人竞赛。其中多人训练教学中首先选择推拿手法，进行多人理论训练教学，启动全息投影进行多人临床训练教学，采用多指标加权平均量化评估的方法，对所有使用者手法的标准程度进行评分，存储每个使用者的错误点，生成每个使用者的训练教学报告。之后可以更换推拿手法继续，也可以更换对抗类型或模式或退出系统。
41.多人竞赛中，需首先确定人员身份，人员身份包括参赛人员和观赛人员。观赛人员不需要任何操作，仅能全程观看比赛。参赛人员可以选择推拿手法，进行理论竞赛，再启动全息投影进行临床竞赛。通过多指标加权平均量化评估，为每个参与竞赛的使用者评分，显示竞赛排名，存储每个使用者的错误点，生成每个使用者的竞赛评判报告。之后可以更换推拿手法继续，也可以更换对抗类型或模式或退出系统。
42.如图6所示，选材模式用于中医推拿潜力人员挖掘测试与选材。使用者选择推拿手法，启动全息投影进行潜力测试，测试完成后，通过多指标加权平均量化评估，输出潜力参考报告，存储使用者信息。之后可以更换推拿手法继续，也可以更换模式或退出系统。