运动功能三维评估与步态纠正平台的制作方法

本发明涉及人体肌骨结构的三维运动功能评估与运动姿势矫治平台，具体的说，涉及了一种肌骨结构与运动功能三维评估与步态纠正平台。

背景技术：

1、导致人体姿势异常、运动功能障碍、运动损伤、各种慢性疼痛等肌骨结构疾患的种类较多，如：扁平足、高弓足、非对称足型（阴阳足）、x和o型腿、长短腿、马蹄内外足、脊柱侧弯、驼背、骨盆前倾、外伤、运动损伤等等，其中，因人体长时间的生活习惯或先天因素导致骨骼或脊柱异变，进而导致人体左右的步态呈现一高一低的状态，并伴随内旋或外旋，是最为常见的一种体态异常类型。

2、目前，针对人体的步态左右高低不同的病情，通常难以通过较少次数的纠偏来矫正，最主要的还是依赖病人在日常生活中的矫正介入。

3、但是，人体是需要经常活动的，病人又很难通过主动的方式去纠正自身的步态，只能借助辅助类工具来实现，可大多数工具的应用都存在局限性。

4、如医院中的大型牵引矫形设施，具有较好的矫正效果，但是需要长期使用，对于距离较远的患者并不适用。

5、家居类产品往往功能单一，且需要维持静态，对于步态的矫正效果较差。

6、目前也有一些用于步态矫正的运动类产品，如申请号为：202210585868.7、发明名称为：一种基于步态模型的摆动步态训练仪的由中国康复研究中心开发的设备，但该类设备并非模拟人体在地面上行走的状态，也存在一定缺陷。

7、为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种模拟人体行走状态、主动介入契合步态变化、适用范围广泛的运动功能三维评估与步态纠正平台。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种运动功能三维评估与步态纠正平台，包括分体式跑步平台、步态运动捕捉摄像头和中控系统，所述分体式跑步平台包括跑步机支架、第一跑步组件和第二跑步组件，所述第一跑步组件和第二跑步组件并列安装于跑步机支架上并分别用于支撑左脚和右脚，所述步态运动捕捉摄像头设置于跑步机支架上用于采集步态图像，所述中控系统用于对步态图像进行分析并反馈调节所述第一跑步组件和第二跑步组件的工作状态；

3、所述第一跑步组件和第二跑步组件的结构相同且并列或对称设置；

4、所述第一跑步组件和第二跑步组件均包括一级调整平台、二级调整平台和跑步平台；所述一级调整平台基于跑步机支架安装，所述二级调整平台基于一级调整平台安装，所述跑步平台基于二级调整平台安装；

5、所述一级调整平台和二级调整平台中的其中一个用于前后倾角和高度的调节、另一个用于左右倾角和高度的调节；所述跑步平台为回转式的运动平台；所述中控系统根据采集到的步态图像的反馈，控制一级调整平台和二级调整平台的倾角、高度以及跑步平台的转速。

6、基上所述，所述一级调整平台包括一级支架、前升降组件和后升降组件，所述一级支架通过前升降组件和后升降组件安装于所述跑步机支架上；所述二级调整平台包括二级支架、左升降组件和右升降组件，所述二级支架通过左升降组件和右升降组件安装于所述一级支架上，所述跑步平台安装于二级支架上。

7、基上所述，所述步态运动捕捉摄像头安装于跑步机支架的前方和/或侧方和/或左右两侧和/或后方，所述中控系统将采集的图像进行拟合、分析处理，形成带有关节标记的模拟图像。

8、基上所述，所述跑步平台上集成有薄膜式压力传感器，所述薄膜式压力传感器安装于跑步平台的回转面的下方并保留距离，以便双脚施力后使回转面与薄膜式压力传感器接触并传递压力，所述薄膜式压力传感器连接所述中控系统。

9、基上所述，所述中控系统通过安装的步态运动捕捉摄像头形成至少两套步态模拟图像，然后依据至少两套步态模拟图像中的关节标记点为参照拟合点，将两套模拟图像逐帧拟合，形成三维立体的模拟图像。

10、基上所述，所述第一跑步组件和第二跑步组件中的跑步平台分别由两套电机驱动转动。

11、基上所述，所述前升降组件、后升降组件、左升降组件和右升降组件均为电驱动升降组件。

12、一种运动功能三维评估与步态纠正平台的用法，包括运动功能三维评估与步态纠正平台，通过以下方法进行反馈调节：

13、中控系统通过步态运动捕捉摄像头获取关于人体腿部的模拟图像，获取人体关节点的运动轨迹；

14、中控系统或人为介入的对比实时获取的关节点的运动轨迹和预设的标准关节运动轨迹，若存在差异，则根据差异，相应的调节一级调整平台和二级调整平台的倾角，同时增密实时采集人体腿部的模拟图像的频次，并实时反馈参与对比，直到与预设的标准关节运动轨迹契合；若无差异，则按照原有频次采集和对比，进行监控和实时的评估分析。

15、基上所述，在集成有薄膜式压力传感器的情形下，中控系统在进行关节的运动轨迹对比时，加入压力分布的参数对比，在运动轨迹契合后，根据压力分布的参数对比对前后倾角和左右倾角进行微调。

16、基上所述，所述关节的运动轨迹包括膝关节和踝关节的运动轨迹。

17、本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明具有以下优点：

18、1.基于跑步机的基础，设计一套分体式的能够分别驱动的跑步平台，分别针对每只脚进行支撑和回转运动，可以独立调节左右两侧的高度、前后坡度、左右两侧的倾斜度，针对人体的左右高低不同和脚步的内旋或外旋问题，通过调整单侧跑步组件的前后倾角、左右倾角以及整体高度来对步态问题进行矫正，而跑步机又能够支撑人体行走，模拟真实行走或跑动的状态，可以给患者提供比较好的动态支撑调节，并且设备整体的造价成本相对医用专业设备而言更低，可以家用，满足患者的使用需求。

19、2.为了实现监控、评估和自适应调节，设置有步态运动捕捉摄像头，对步态动作进行采集，可在站立或步行时根据需要实时评估站姿和捕捉运动轨迹或录制录像，进行步态分析，并与正常的标准步态进行对比，进而反馈调节单侧跑步组件的倾角变化，实现动态调整，对医生的依赖更低。

20、3.增加薄膜式压力传感器，提供压力分布检测，可是吸纳静态或动态情况下检测足底的压力值，可以结合步态运动捕捉摄像头，对跑步组件的调节更加精细化和准确化。

技术特征：

1.一种运动功能三维评估与步态纠正平台，其特征在于：包括分体式跑步平台、步态运动捕捉摄像头和中控系统，所述分体式跑步平台包括跑步机支架、第一跑步组件和第二跑步组件，所述第一跑步组件和第二跑步组件并列安装于跑步机支架上并分别用于支撑左脚和右脚，所述步态运动捕捉摄像头设置于跑步机支架上用于采集步态图像，所述中控系统用于对步态图像进行分析并反馈调节所述第一跑步组件和第二跑步组件的工作状态；

2.根据权利要求1所述的运动功能三维评估与步态纠正平台，其特征在于：所述一级调整平台包括一级支架、前升降组件和后升降组件，所述一级支架通过前升降组件和后升降组件安装于所述跑步机支架上；所述二级调整平台包括二级支架、左升降组件和右升降组件，所述二级支架通过左升降组件和右升降组件安装于所述一级支架上，所述跑步平台安装于二级支架上。

3.根据权利要求1或2所述的运动功能三维评估与步态纠正平台，其特征在于：所述步态运动捕捉摄像头安装于跑步机支架的前方和/或侧方和/或左右两侧和/或后方，所述中控系统将采集的图像进行拟合、分析处理，形成带有关节标记的模拟图像。

4.根据权利要求3所述的运动功能三维评估与步态纠正平台，其特征在于：所述跑步平台上集成有薄膜式压力传感器，所述薄膜式压力传感器安装于跑步平台的回转面的下方并保留距离，以便双脚施力后使回转面与薄膜式压力传感器接触并传递压力，所述薄膜式压力传感器连接所述中控系统。

5.根据权利要求4所述的运动功能三维评估与步态纠正平台，其特征在于：所述中控系统通过安装的步态运动捕捉摄像头形成至少两套步态模拟图像，然后依据至少两套步态模拟图像中的关节标记点为参照拟合点，将两套模拟图像逐帧拟合，形成三维立体的模拟图像。

6.根据权利要求5所述的运动功能三维评估与步态纠正平台，其特征在于：所述第一跑步组件和第二跑步组件中的跑步平台分别由两套电机驱动转动。

7.根据权利要求5所述的运动功能三维评估与步态纠正平台，其特征在于：所述前升降组件、后升降组件、左升降组件和右升降组件均为电驱动升降组件。

8.一种运动功能三维评估与步态纠正平台的用法，其特征在于：包括权利要求1-7任一项所述运动功能三维评估与步态纠正平台，通过以下方法进行反馈调节：

9.根据权利要求8所述的运动功能三维评估与步态纠正平台的用法，其特征在于：在集成有薄膜式压力传感器的情形下，中控系统在进行关节的运动轨迹对比时，加入压力分布的参数对比，在运动轨迹契合后，根据压力分布的参数对比对前后倾角和左右倾角进行微调。

10.根据权利要求9所述的运动功能三维评估与步态纠正平台的用法，其特征在于：所述关节的运动轨迹包括膝关节和踝关节的运动轨迹。

技术总结
本发明提供了一种运动功能三维评估与步态纠正平台，该平台包括以下几部分：第一部分：分体式跑步平台，跑步平台分为左右两部分，跑步平台可实现独立调节左右两侧高度、独立调节左右两侧前后的坡度、独立调节左右两侧向内和向外倾斜的角度；跑步平台面板上左右两侧独立安装足底压力检测传感器；第二部分：步态和姿势评估系统，在跑步平台的前后左右中间位置安装可调节的运动姿势或运动轨迹跟踪的运动捕捉摄像机；第三部分：中控平台，负责收集、整理、整合前面收集的数据信息及运动轨迹后生成肌骨结构和运动功能分析评估报告，该平台具有模拟评估人体状态、主动介入契合步态变化、实现步态矫正的优点。

技术研发人员：解益,董安琴
受保护的技术使用者：解益
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15