脑机接口和AR/VR交互技术相结合的康复训练系统的制作方法

脑机接口和ar/vr交互技术相结合的康复训练系统
技术领域
1.本发明涉及康复训练技术领域，特别涉及一种脑机接口和ar/vr交互技术相结合的康复训练系统。


背景技术：

2.脑机接口，有时也称作“大脑端口”或者“脑机融合感知”，它是在人或动物脑或者脑细胞的培养物与外部设备间建立的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下，计算机或者接受脑传来的命令，或者发送信号到脑，但不能同时发送和接收信号。
3.基于脑机接口技术的康复训练系统通过采集患者的脑电信号，控制康复设备，对患者的肢体进行康复运动训练，形成刺激运动神经的回路。但是现有的相关康复训练系统功能相对单一，通常需要使用前先采集脑电信息，使用不便。


技术实现要素：

4.本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种脑机接口和ar/vr交互技术相结合的康复训练系统。
5.本发明是通过如下技术方案实现的：一种脑机接口和ar/vr交互技术相结合的康复训练系统，包括脑电获取单元佩戴在患者头部，用于获取患者的脑电信号；脑机接口模块用于将脑电信号发送给主机的动作模块；所述动作模块用于处理、分析脑电信号并生成动作指令发送给刺激模块；所述刺激模块安装在患肢上用于执行动作指令并将动作完信息反馈给动作模块，所述动作模块根据动作信息判断动作完成度并将完成度信息发送至主机的视觉模块；所述视觉模块用于将完成度信息、场景信息、模式选择信息发送至ar/vr模块，并接受ar/vr模块反馈的患者选择信息。
6.所述动作模块包括依次电连接的特征提取单元、特征判识单元组、指令生成单元、指令发送单元；所述特征提取单元与脑机接口模块电连接，用于提取脑电信号的特征值；所述特征判识单元组用于接收特征值识别脑电信号代表的动作，形成识别信息；所述指令生成单元用于接收识别信息，生成相应动作指令；所述指令发送单元用于将动作指令发送至刺激模块。
7.所述动作模块还包括与视觉模块、刺激模块分别电连接的动作判断单元，用于根据刺激模块的反馈信息判断动作完成度并发送给视觉模块。
8.所述特征判识单元组包括与特征提取单元电连接的特征识别单元，用于对特征提取单元提取到的特征信息进行信号转换，还包括与特征识别单元、特征数据库单元、指令生成单元电连接的特征判断单元，所述特征判断单元接收特征识别单元发送的信号，与特征数据库单元中的数据进行对比判别其对应的动作，并发给指令生成单元。
9.所述视觉模块包括均与显示单元电连接的场景数据库单元、模式选择单元、视觉识别单元；所述显示单元电与ar/vr模块电连接用于将景数据库单元产生的场景、场景选择信息以及模式选择单元产生的模式选择信息、完成度信息发送给ar/vr模块，所述视觉识别单元用于接收ar/vr模块反馈的视觉信息判断患者做出的选择并发送至场景数据库单元、模式选择单元。
10.所述ar/vr模块包括ar/vr显示单元，用于显示显示单元发送的场景、场景选择信息、模式选择信息；动作提示单元，用于显示显示单元发送的完成度信息；眼动追踪单元，用于获取患者的视觉焦点，发送至视觉识别单元。
11.所述脑机接口模块包括滤波单元，用于对脑电获取单元获取的脑电信号进行滤波；信号放大单元用于对滤波后的脑电信号进行放大并发送至动作模块。
12.所述刺激模上包括电刺激单元，用于接收指令发送单元的动作指令并刺激患肢完成动作；反馈单元，用于识别动作信息并发送给动作判断单元。
13.本发明具有以下技术效果：本发明功能多样，能够选择自主和被动模式，并能够对每次动作进行有效的反馈；在设备内部设有数据库，可以提前进行脑电波的数据采集和存储，便于使用；通过ar/vr模块实现交互，让患者自主选择康复训练模式，更加人性化。
附图说明
14.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
15.附图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
16.以下仅为本发明的具体实施方式，但是本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
17.本发明中所述的“前”、“后”、“内”、“外”等描述方向关系的词语仅为了实施例的描述方便，不视为对本发明的限定。所述“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。所述固定连接方式包括但不限于焊接、螺接、卡接、过盈配合、一体成型。
18.附图1为本发明的一种具体实施例。该实施例提供了一种脑机接口和ar/vr交互技术相结合的康复训练系统，包括脑电获取单元、脑机接口模块、主机、刺激模块、ar/vr模块。
19.ar/vr模块佩戴再患者的头部，显示主机产生放入场景信息和选择信息。
20.患者通过ar/vr模块显示的场景想象与场景相同的动作，产生脑电信号，脑电获取单元佩戴在患者头部，用于获取患者的脑电信号，然后该脑电信号经过脑机接口模块发送给主机，主机经过处理后生成动作指令，并将指令发送给刺激模块，刺激模块通过电刺激辅助患者完成训练动作，并将动作完成情况反馈给主机，主机经反馈的信息发送至ar/vr模块
显示展示给患者。
21.脑机接口模块包括滤波单元和信号放大单元，脑电获取单元与滤波单元、信号放大单元依次电连接；脑电获取单元获取的脑电信号经过滤波单元滤除杂波后进入信号放大单元进行放大，信号放大单元将放大后的信号发送至主机。
22.主机包括相互电连接的视觉模块和动作模块，视觉模块与ar/vr模块电连接，动作模块与电刺激模块、脑机接口模块电连接。
23.动作模块包括依次电连接的特征提取单元、特征判识单元组、指令生成单元、指令发送单元；还包括动作判断单元。特征提取单元与信号放大单元电连接，用于提取经过放大后的信号中的特征值，然后将特征值发送至特征判识单元组进行判别，确定是何种动作的脑电波，形成识别信息，然后将判识结果发送给指令生成单元，由指令生成单元生成动作指令，然后该指令发送至指令发送单元，由指令发送单元把动作之指令发送至刺激模块对患者的患肢进行电刺激，并将结果反馈给动作判断单元，动作判断单元对反馈的信号进行处理判断动作是否完成到位，然后生成相应的提示信息，并通过视觉模块发送至ar/vr模块。
24.特征判识单元组包括特征识别单元、特征判断单元以及特征数据库单元，特征识别单元与特征提取单元电连接，用于对特征提取单元提取到的特征信息进行信号转换，将电信号转换为数据信号；特征判断单元与特征识别单元、特征数据库单元、指令生成单元电连接；特征判断单元接收特征识别单元发送的信号，并与特征数据库单元中的数据进行对比判别其对应的动作，然后将判断信息发给指令生成单元。
25.视觉模块包括均与显示单元电连接的场景数据库单元、模式选择单元，场景数据库单元、模式选择单元将场景信息和模式选择信息发送给显示单元，然后由显示单元发送给ar/vr模块向患者展示。模式选择信息包括自主康复、被动康复、场景重复次数等信息。场景数据库单元用于存储场景，并将场景、场景选择信息发送至显示单元。
26.刺激模块安装在患肢上包括与指令发送单元电连接的电刺激单元，用于接收指令发送单元的动作指令并刺激患肢完成动作，还包括与动作判断单元电连接的反馈单元，用于识别动作信息并发送给动作判断单元进行完成度判断。
27.ar/vr模块包括ar/vr显示单元、眼动追踪单元以及动作提示单元。其中ar/vr显示单元、动作提示单元分别与显示单元电连接，动作提示单元用于提示动作完成程度，例如可以用不同的灯光进行提示，红灯表示没有进行动作，绿灯表示动作到位，黄灯表示动作进行了但是不到位。ar/vr显示单元用于显示场景、场景选择信息、模式选择信息。眼动追踪单元与视觉模块的视觉识别单元电连接，该视觉识别单元还与场景数据库单元、显示单元、模式识别电源分别电连接。眼动追踪单元获取患者的视觉焦点，发送至视觉识别单元，视觉识别单元判断患者实在进行场景选择、模式选择还是动作康复，然后将判断结果发送给场景数据库单元选择合适场景或者发送给模式选择单元选择合适的模式。为了方便使用ar/vr显示单元可分为两部分，一部分显示动作提示信息以及模式信息、场景选择信息，一部分显示当前的场景。
28.本实施例中的场景可以使康复训练动作的动画、提示词等等。
29.使用时，将ar/vr模块、脑电获取单元佩戴咋患者头上，将刺激模块固定在患者的患肢上，给设备接通电源，患者通过ar/vr模块选择场景、模式，然后进行康训练。脑电获取单元获取患者的脑电，通过脑机接口模块发送至主机的动作模块，动作模块对脑电信号进
行处理后生成动作指令发送给刺激模块，刺激患肢进行康复训练，动作模块将动作的信息反馈给动作模块的动作判断单元，动作判断单元根据反馈信息判断动作完成度，然后将判断信息通过主机的视觉模块发送至ar/vr模块展示给患者。当选在自主康复时，不显示场景，有患肢自由想象康复训练动作，选择被动康复时，患者根据场景提示进行康复训练。