认知和运动功能相结合的上肢训练方法及装置与流程

本发明涉及康复训练，尤其涉及一种认知和运动功能相结合的上肢训练方法及装置。

背景技术：

1、目前，基于上肢训练设备进行上肢训练时，一般是操作者基于训练方案进行训练，训练方案例如包括进行哪些上肢动作，各种上肢动作的训练时间等，该训练方法虽然对操作者的上肢训练具有一定的效果，但是对于一些特殊的训练场景来说，大脑的认知能力也是影响其训练效果的一个主要因素；而现有技术在进行上肢训练时，传统的上肢训练方法通常仅注重运动功能的恢复和改善，而忽视了认知功能的训练，即现有技术中还没有一种上肢训练方法考虑到大脑的认知能力，这导致操作者在进行上肢训练时训练效果不理想，无法真实的反映操作者的大脑与上肢的协调能力。因此，如何提高操作者在上肢训练过程中的训练效果是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明实施例提供了一种认知和运动功能相结合的上肢训练方法及装置，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

2、本发明的一个方面提供了一种认知和运动功能相结合的上肢训练方法，通过终端设备提供图形用户界面，所述图形用户界面至少包括认知任务操作区，该方法包括以下步骤：

3、获取上肢训练过程中上肢训练设备的操纵对象的位置数据和力量数据，将获取到的所述操纵对象的位置数据映射为用于控制鼠标指针的控制信号，以控制所述鼠标指针选中所述认知任务操作区内的目标对象，并将所述目标对象移动至接收区；

4、基于所述接收区接收到的目标对象确定上肢训练过程中的认知任务测评结果，基于获取到的所述操纵对象的位置数据和力量数据确定上肢训练过程中的运动数据。

5、在本发明的一些实施例中，在获取上肢训练过程中上肢训练设备的操纵对象的位置数据和力量数据之前，所述方法包括：

6、基于实验范式确定训练方式，所述训练方式为阻力、无阻力、助力、被动模式、xy助力、xy阻力、xz助力、xz阻力、yz助力、yz阻力。

7、在本发明的一些实施例中，所述操纵对象为操纵杆，所述位置数据包括位置坐标，所述力量数据包括操作者施加在所述操纵杆上的x轴方向力、y轴方向力和z轴方向力。

8、在本发明的一些实施例中，

9、认知任务包括数字排序任务、逻辑数列任务和/或数字运算任务；和/或，

10、所述方法还包括：基于所述操纵杆的位置坐标判断所述操纵杆是否位于安全区域；

11、在位于所述安全区域外部时生成警示信息。

12、在本发明的一些实施例中，基于所述接收区接收到的目标对象确定上肢训练过程中的认知任务测评结果，包括：

13、获取所述认知任务的开始时间和所述接收区接收到所述目标对象的接收时间；

14、基于所述开始时间和接收时间确定所述认知任务的执行时长是否在允许持续时间内；

15、在允许持续时间内时判断所述接收区接收到所述目标对象与正确答案是否一致，在一致时得分；

16、将各所述认知任务的总得分作为上肢训练过程中的认知任务测评结果。

17、在本发明的一些实施例中，所述运动数据包括平均移动速度、最大移动速度、移动总长度、x向最大力、y向最大力、z向最大力、x向平均力、y向平均力、z向平均力。

18、在本发明的一些实施例中，基于获取到的所述操纵对象的位置数据和力量数据确定上肢训练过程中的运动数据，包括：

19、构建所述操纵对象的位置坐标与时间的关系函数，确定所述操纵对象在初始位置时的位置坐标和停止位置时的位置坐标；

20、基于所述关系函数计算所述平均移动速度和最大移动速度，基于所述操纵对象在初始位置时的位置坐标和停止位置时的位置坐标计算所述操纵对象的移动总长度；

21、基于所述操作者施加在所述操纵杆上的x轴方向力、y轴方向力和z轴方向力分别确定x向最大力、y向最大力和z向最大力；

22、基于所述操作者在执行认知任务过程中施加在所述操纵杆上的x轴方向总力、y轴方向总力和z轴方向总力以及施加持续时长分别确定x向平均力、y向平均力以及z向平均力。

23、根据本发明的另一方面，还公开了一种认知和运动功能相结合的上肢训练系统，所述系统采用如上任一实施例所述的认知和运动功能相结合的上肢训练方法，所述系统包括：

24、上肢训练设备；

25、信息采集模块，位于所述上肢训练设备上，用于获取上肢训练过程中上肢训练设备的操纵对象的位置数据和力量数据；

26、控制模块，用于将获取到的所述操纵对象的位置数据映射为用于控制鼠标指针的控制信号，以控制所述鼠标指针选中所述认知任务操作区内的目标对象，并将所述目标对象移动至接收区，用于基于所述接收区接收到的目标对象确定上肢训练过程中的认知任务测评结果，基于获取到的所述操纵对象的位置数据和力量数据确定上肢训练过程中的运动数据。

27、在本发明的一些实施例中，所述上肢训练设备包括：

28、基座；

29、第一导轨、第二导轨以及第三导轨，分别沿x轴向、y轴向以及z轴向设置在所述基座上；

30、第一连杆机构、第二连杆机构以及第三连杆机构，其第一端分别可沿第一导轨、第二导轨以及第三导轨滑动；

31、操纵杆，与所述第一连杆机构、第二连杆机构以及第三连杆机构的第二端均铰接连接。

32、根据本发明的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上任一实施例所述方法的步骤。

33、本发明的认知和运动功能相结合的上肢训练方法和装置，在上肢训练过程中，将操作者操控的操纵对象的位置数据映射为控制鼠标指针的控制信号，以控制所述鼠标指针选中所述认知任务操作区内的目标对象，并将所述目标对象移动至接收区，即操作者通过操控上肢训练设备即可同时完成认知能力和上肢运动功能的测评，该方法将认知任务与上肢运动任务相结合，实现了大脑与上肢肌肉的协同训练，提高了上肢训练的训练效果。

34、本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

35、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

技术特征：

1.一种认知和运动功能相结合的上肢训练方法，通过终端设备提供图形用户界面，所述图形用户界面至少包括认知任务操作区，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的认知和运动功能相结合的上肢训练方法，其特征在于，在获取上肢训练过程中上肢训练设备的操纵对象的位置数据和力量数据之前，所述方法包括：

3.根据权利要求1所述的认知和运动功能相结合的上肢训练方法，其特征在于，所述操纵对象为操纵杆，所述位置数据包括位置坐标，所述力量数据包括操作者施加在所述操纵杆上的x轴方向力、y轴方向力和z轴方向力。

4.根据权利要求3所述的认知和运动功能相结合的上肢训练方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的认知和运动功能相结合的上肢训练方法，其特征在于，基于所述接收区接收到的目标对象确定上肢训练过程中的认知任务测评结果，包括：

6.根据权利要求3所述的认知和运动功能相结合的上肢训练方法，其特征在于，所述运动数据包括平均移动速度、最大移动速度、移动总长度、x向最大力、y向最大力、z向最大力、x向平均力、y向平均力、z向平均力。

7.根据权利要求5所述的认知和运动功能相结合的上肢训练方法，其特征在于，基于获取到的所述操纵对象的位置数据和力量数据确定上肢训练过程中的运动数据，包括：

8.一种认知和运动功能相结合的上肢训练系统，其特征在于，所述系统采用如权利要求1至7中任意一项所述的认知和运动功能相结合的上肢训练方法，所述系统包括：

9.根据权利要求8所述的上肢训练系统，其特征在于，所述上肢训练设备包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种认知和运动功能相结合的上肢训练方法及装置，通过终端设备提供图形用户界面，所述图形用户界面至少包括认知任务操作区，该方法包括以下步骤：获取上肢训练过程中上肢训练设备的操纵对象的位置数据和力量数据，将获取到的所述操纵对象的位置数据映射为用于控制鼠标指针的控制信号，以控制所述鼠标指针选中所述认知任务操作区内的目标对象，并将所述目标对象移动至接收区；基于所述接收区接收到的目标对象确定上肢训练过程中的认知任务测评结果，基于获取到的所述操纵对象的位置数据和力量数据确定上肢训练过程中的运动数据。该方法及装置提高了操作者在上肢训练过程中的训练效果。

技术研发人员：刘颖,由振达,李增勇
受保护的技术使用者：国家康复辅具研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/9/26