本发明涉及一种控制系统及其校准方法,特别涉及一种手关节康复训练手套的控制系统及其初始校准方法,属于康复器械领域。
背景技术:
1、随着科技发展和人们对健康生活的日益重视,康复医学领域不断涌现新型辅助设备以满足患者多样化、个性化的康复需求。尤其是在手部康复训练中,精确、实时、智能化的设备对改善患者手部功能、加速康复进程具有重要意义。
2、申请号cn202310500837.1公开了一种柔性手关节主被动康复手套,图7 是手关节主被动康复手套的结构示意图,其中包括拇指部22和四指部23以及腕部绑带21,设置于手套背面20的钢丝绳连接机构,钢丝绳连接机构包括与五指端部对应的钢丝绳球头连接件26和与五指根部对应的钢丝绳固定件27,五指的绳球头连接件26和钢丝绳固定件27之间连接有钢丝绳28,钢丝绳28延伸至钢丝绳拉装置上,钢丝绳连接机构中钢丝绳23平行的方向上设置有五指的弯曲传感器31,钢丝绳连接机构和弯曲传感器24分别设置在手套手指纤维面料的外侧和内侧,五指的弯曲传感器24端部利用钢丝弯分别固定在钢丝绳球头连接件26上,弯曲传感器24的另一端通过电路板25与控制系统连接,弯曲传感器25检测的弯曲数据经电路板25汇总传输至控制系统,柔性纤维手套的手套腕部设置有多个锁紧腕带21,患者主动手指弯曲时,丝绳球头连接件带动弯曲传感器24产生弯曲,控制系统可根据参数确定辅助力量,辅助力量由钢丝绳推拉装置按照控制系统指令提供,手指被动弯曲时,弯曲力量全部由钢丝绳推拉装置提供,钢丝绳推拉装置带动丝绳球头连接件弯曲,最后带动手指向手心弯曲。
3、除了利用上述机械性地是患者手指弯曲额、伸展外,还需要或者对患者获取患者手关节的具体伸曲信息,评价训练效果,还需要根据患者的具体情况智能配备相应的训练教程,为了得到精准的患者信息,因此,在手关节康复训练手套上需要配备相应的控制系统,另外,尽管在部件制造过程中,利用了高精度设备进行了加工,但是,加工出的部件,由于精度的不同,通过传感器检测出的数据有由一定的差异,如何克服各个部件之间到来的累加差异,也是控制系统方面的一个难点。
技术实现思路
1、为了获取利用手关节患者的相关数据,为了克服手关节主被动康复手套的差异性,并能够与现有手关节评价系统、训练评价系统以及训练教程相匹配,本发明提供一种手关节康复训练手套的控制系统及其初始校准方法,其目的是为了获取患者病情的数字化信息,为了得到信息的准确性,对初次使用手关节康复训练手套的患者进行伸曲状态的校验,从而得到信息的准确性,使相关信息与上位机中存储的信息相匹配,以此得到手关节主被动康复手套的最佳训练效果。
2、本发明的具体技术方案是:一种手关节主被动康复手套的控制系统,包括手关节主被动康复手套上的指尖帽、手套、弯曲传感器、电路板,所述电路板上设置有微处理控制单元和弯曲检测电路,微处理控制单元上连接有弯曲检测电路、调试接口,弯曲检测电路上连接有五个手指的弯曲传感器,微处理控制单元同时与上位机连接;
3、进一步,所述微处理控制单元通过模数控制器连接有弯曲检测电路;
4、进一步,:所述处理控制单元与上位机之间通过rs232串口通讯接口连接;
5、进一步,:所述处理控制单元与调试接口之间以swd方式连接。
6、一种手关节主被动康复手套的初始校准方法,利用一种手关节康复训练手套以及控制系统,所述弯曲传感器对穿戴手关节主被动康复手套患者的五指弯曲信号分别进行初始状态检测,并将检测后的信号以模拟电压信号传送至弯曲检测电路,弯曲检测电路中利用模数转换器转换成数字信号传送到微处理控制单元,微处理控制单元对接收的数字信号进行计算,并将计算结果与设定值进行比较,比较结果按照如下步骤处理:
7、患者戴上手关节主被动康复手套时,
8、1)、当手套完全屈曲时,读取各手指传感器模数转换出的电压值,如果当前屈曲值大于屈曲设定最大值则判定为当前值为屈曲最大值,得到手关节主被动康复手套的最大屈曲值;
9、2)当手套完全伸展时,读取各手指传感器模数转换出的电压值,如果当前伸展值小于伸展设定最大值则判定为当前值为伸展最大值,得到手关节主被动康复手套的最大伸展值;
10、3)、手关节主被动康复手套的最大屈曲值和手关节主被动康复手套的最大伸展值为校验数值,
11、其中,上述屈曲设定最大值和伸展设定最大值的定义如下:
12、屈曲设定最大值定义:将手指无伸曲障碍的正常人戴上手关节主被动康复手套时,正常握紧手关节主被动康复手套的数值为屈曲设定最大值;
13、伸展设定最大值定义:将手指无伸曲障碍的正常人戴上手关节主被动康复手套时,正常伸展手关节主被动康复手套的数值为伸展设定最大值。
14、本发明具有的积极效果:
15、1. 集成式传感器设计:手套设备内置五路弯曲传感器,分别对应五指(拇指、食指、中指、无名指、小指),并通过电路板上的五路模数转换电路接口实现与微处理控制单元的连接。弯曲传感器置于手套手指背后,实时监测手指屈伸运动时的模拟电压信号,为精确评估手关节伸展和弯曲功能提供基础数据;
16、2. 自动校准功能:手套设备具备软件自动校准功能,当手套穿戴时,系统自动启动校准流程。主控板采集各路弯曲传感器的模拟电压信号,通过比较当前值与预设的最大伸展值、最大屈曲值,自动调整并记录各指的最大伸展值与最大屈曲值,校准过程包括完全伸展状态下的最大伸展值获取,完全屈曲状态下的最大屈曲值获取,以及完成屈曲与伸展动作后的校准确认,确保手套设备精确匹配患者的个体手部特征;
17、3. 手部功能评估与反馈:主控板实时采集五指的屈曲动作和伸展动作范围,依据校准结果准确评估病人的手部功能状态,为康复治疗提供客观、定量的依据。这一功能有助于医护人员及时了解患者的康复进展,调整康复计划,同时也增强了患者对自身康复过程的认知与参与度;
18、4. 通信接口与上位机交互:主控板通过调试模块与上位机之间采用rs232通讯协议,实时发送五指屈曲伸展信息至计算机系统。上位机软件可实时显示、记录、分析手部活动数据,为康复训练的远程监控、数据管理与科研分析提供便利。
1.一种手关节主被动康复手套的控制系统,包括手关节主被动康复手套上的指尖帽、手套、弯曲传感器、电路板,其特征在于:所述电路板上设置有微处理控制单元和弯曲检测电路,微处理控制单元上连接有弯曲检测电路、调试接口,弯曲检测电路上连接有五个手指的弯曲传感器,微处理控制单元同时与上位机连接。
2.根据权利要求1所述的一种手关节主被动康复手套的控制系统,其特征在于:所述微处理控制单元通过模数控制器连接有弯曲检测电路。
3.根据权利要求1所述的一种手关节主被动康复手套的控制系统,其特征在于:所述处理控制单元与上位机之间通过rs232串口通讯接口连接。
4.根据权利要求1所述的一种手关节主被动康复手套的控制系统,其特征在于:所述处理控制单元与调试接口之间以swd方式连接。
5.一种手关节主被动康复手套的初始校准方法,利用权利要求1-4中任意一项,其特征在于:所述弯曲传感器对穿戴手关节主被动康复手套患者的五指弯曲信号分别进行初始状态检测,并将检测后的信号以模拟电压信号传送至弯曲检测电路,弯曲检测电路中利用模数转换器转换成数字信号传送到微处理控制单元,微处理控制单元对接收的数字信号进行计算,并将计算结果与设定值进行比较,比较结果按照如下步骤处理: