[发明专利]一种个性化的人体平衡训练系统

说明书

本发明公开一种个性化的人体平衡训练系统，该系统是由(1)运动平台模块(2)信号采集模块、(3)信号预处理模块、(4)分析模块、和(5)基于数据驱动的个性化任务生成模块组成；其特征在于：通过采集、预处理和分析运动平台9种倾斜模式下人体随运动平台运动的数据，得到该个体平衡适应能力指数，进而自动生成基于数据驱动的个性化训练处方。本发明可以弥补目前人体平衡系统中无法自适应地生成个性化训练处方的空白。

技术领域

本发明涉及一种平衡训练系统，尤其是一种能够基于数据驱动的个性化处方的人体平衡训练系统。

背景技术

平衡训练是一种特定任务的训练，通过训练患者的动静平衡感觉，减少肌肉张力，稳定血液循环，防止骨质疏松，改善胃肠道排泄功能，防止关节僵硬，改善呼吸等。

平衡训练装置通常采用平衡训练器以及平衡测量仪两套独立的系统。使用平衡测量仪时，使用者站立于仪器上，通过测量对患者的平衡感和稳定极限的感官交互测试，衡量使用者的平衡能力，并提为使用者的平衡训练提供一个大概的半定量依据。

但是即便知道了半定量的评价，目前市场上的平衡训练装器基本上只能提供固定训练任务或者特定模式训练任务，换而言之，这些装置只能提供单一或者基于统计经验的训练任务。但是这些训练装置并不能把测量平衡的结果生成个性化训练任务，并不能满足不同个体的需求：如果训练力度不够，则大大降低了训练效果；如果训练强度过大，则造成过度危害使用者的健康。因此，如何解决个性化的平衡训练，是目前平衡训练装置设计的一大难题。

发明内容

本发明的目是解决自动生成训练任务的问题，进而弥补目前平衡训练装置中无法生成个性化平衡训练任务的空白。

本发明是这样实现的，一种个性化的人体平衡训练系统，由运动平台模块(1)信号采集模块(2)、信号预处理模块(3)、分析模块(4)、和基于数据驱动的个性化任务生成模块(5)组成

本发明实施例采取方法中运动平台模块(1)中，还包括：运动平台模块时一种可以按照预设的估计运动的机械装置，个体可以站立或坐在该装置上，运动平台模块预存9种倾斜模式、3种运动速度、以及3种振幅强度，共计81种不同组合运动模式

进一步地，所述的预设的轨迹包括：左右正弦曲线、前后正弦曲线、“8”字形曲线、带有随机噪声前后直线，带有随机噪声前后直线，“米”字形迹曲线，椭圆曲线以及任意闭合曲线轨迹；人体可以站立或者坐在运动平台上，保持身体稳定；预设有81种组合运动模式，其中包括9种倾斜模式，3种振幅强度模式和3种速度模式；其中9种倾斜模式包括：运动平台水平模式、运动平台向前倾斜模式、运动平台向后倾斜模式、运动平台向左倾斜模式、运动平台向右倾斜模式、运动平台向左前倾斜模式、运动平台向左后倾斜模式、运动平台向右前倾斜模式、运动平台向右后倾斜模式；3种振幅强度模式包括：小幅度模式、中幅度模式、大幅度模式；3种速度模式包括：慢速模式、中速模式、快速模式；

本发明实施例采取方法中信号采集模块(2)，还包括：人体随运动平台运动过程中，运动平台、人体左、右手腕，人体左、右脚踝、颈部以及腰腹部7个区域安置有加速度传感器，形成7路时间序列S_i(i＝1,2,3…,7)；

进一步地，每路加速度信号同步开始采集信号，采集时间为1分钟到15分钟，采样速度为100Hz到300Hz；

本发明实施例采取方法中信号预处理模块(3)中，还包括：该模块负责将每分钟的7路加速度信号分别进行相空间重构并完成去噪处理，得到人体随运动平台运动的7路加速度信号所对应的7个高维相空间吸引子A_i(i＝1,2,3…7)

进一步地，所述相空间重构采用Takens相空间重建方法，其中嵌入维数m和延迟时间τ是通过关联维数和互信息方法确定；

进一步地，所述去噪处理采用局部流形投影方法或基于相空间辛几何的主成分分析完成相空间去噪。