[发明专利]一种基于虚拟现实和肢体动作交互的老人康复与监护系统

说明书

技术领域

本发明属于虚拟康复智能服务领域，尤其涉及一种基于虚拟现实和肢体动作交互的老人康复与监护系统。本发明通过人机交互和虚拟现实技术，完成老年人康复、监护以及锻炼身体的目的。

背景技术

根据国际标准,目前我国已经进入老龄化社会。2000年，我国60岁以上老年人口达12998万人，占总人口的比例超过10％,并以每年3.2％的速度增加。“十二五”期间，中国人口老龄化进一步加速。到2015年，中国60岁以上老年人将达到2.16亿，约占总人口的16.7％。人口老龄化给社会带来了巨大的问题，如空巢老年人的健康训练和监护、具有运动功能障碍的老年人的康复等等。然而目前市场上面向老年人康复训练与监护的系统并不多。现有的老年人康复训练与监护系统通常为两套独立系统。如现有的监护系统通常采用摄像头、红外线扫描或是基于ZigBee无线模块对老年人进行基于视频的监护，如中国专利公开号CN200810022472.1，公开日2008年12月10日，发明名称为基于ZIGBEE技术的家庭无线远程监护系统。该申请案公开了一种利用无线网络将佩戴参数采集系统采集到的生理参数传输到家庭监护处理系统及指定医疗系统。其不足之处是佩戴采集系统采集参数带来很多不便，缺乏趣味性，也未能起到锻炼及保护的作用。

现有的老年人康复训练系统基本都是利用机械器材，而且这种机械结构的康复训练系统多是针对身体的某一特定部位，如中国专利号为CN201310419611的仿人步态下肢康复助行器械，它主要针对的就是下肢的康复训练，上肢、头部等部位并不能同时得到有效的锻炼，容易让人感到枯燥无味，老年人的抵触往往造成身体恢复周期的延长。

本发明所建立的康复训练系统是通过老年人在虚拟环境中玩游戏，通过三维虚拟场景、辅助康复器械与kinect的结合实现肢体动作的识别和人机互动达到身体锻炼和康复的目的。在三维游戏场景中，老年人可以设置多种锻炼方法和不同部位的训练场景，对身体各部位进行有效锻炼。本发明可以有效地解决孤寡老人、空巢老人和独居老人在家无人监护时锻炼身体的问题，减少健康事故的发生，同时，还可以用于具有轻度运动功能障碍的老年人进行康复训练，减轻子女和社会负担，弘扬我国孝敬父母的优良传统。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供一种集娱乐和防护为一体的老年人康复和监控系统，以解决孤寡老人、空巢老人和独居老人在家无人监护时，老年人的身体锻炼问题，以及老年人运动功能出现障碍(如中风、脑血栓等)后，在家中进行康复训练的问题，克服了现有技术在老年人监护和康复过程中枯燥、安全性差的缺陷。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于虚拟现实和肢体动作交互的老人康复与监护系统，该系统包括虚拟场景子系统、肢体动作采集装置、人机交互子系统、健康监护子系统、处理器、防护子系统和辅助训练子系统；

所述的虚拟场景子系统包括各种以不同肢体部位动作为康复和锻炼目的的三维虚拟场景和动作游戏；

所述的肢体动作采集装置用于采集老年人骨骼数据、彩色视频数据和深度数据；

所述的人机交互子系统用于通过分析老年人骨骼数据和彩色视频数据，识别不同肢体部位的动作轨迹以及辅助训练物体的运动轨迹，并根据不同的动作或不同辅助训练物体的运动轨迹驱动虚拟场景中的物体运动；

所述的健康监护子系统包括脉搏采集模块、数据分析模块、报警发送接口模块、报警接收端口模块、蓝牙模块和报警模块；其中脉搏采集模块用于实时采集被监护老人的脉搏跳动情况；数据分析模块通过分析被监护老人脉搏数据和骨骼数据，识别不正常脉搏数据和骨骼数据，判断老人是否摔倒、发生危险以及运动中老人的健康情况；报警发送接口模块是在老年人进行康复训练与平时锻炼过程中，通过数据分析模块的分析结果判断老年人身体状态，然后判断是否将其启动，并向监护系统发送报警命令，由健康监护子系统输出老年人信息并报警；报警接收端口模块用于接收报警发送端口模块发出的报警信号，并将信号传输给报警模块，同时将采集到的数据通过蓝牙传输给蓝牙模块；蓝牙模块用于接收脉搏信息，如果接受到异常数据就会启动报警模块；

所述的处理器用来建立和显示虚拟场景子系统、完成骨骼数据、脉搏数据的识别；其中肢体动作采集装置通过USB连接线与处理器相连；虚拟场景子系统通过人机交互子系统在处理器内实现数据交互；脉搏采集模块通蓝牙模块与处理器连接；报警模块通过蓝牙模块与处理器连接；