[发明专利]基于MYO臂环和移动端的VR上肢康复训练平台及方法

说明书

本发明公开了一种基于MYO臂环和移动端的VR上肢康复训练平台及方法，包括MYO臂带，Unity虚拟环境，移动端平台，VR模块；MYO臂带包括一个九轴惯性传感器单元、八个表面肌电传感器和一个蓝牙接收器；Unity虚拟环境包括3d上肢模型，肌电信息的实时可视化反馈，康复训练游戏的场景及其训练模式；移动端平台即用于搭载基于MYO臂环的虚拟环境的手机或平板平台，将MYO臂环采集的手势和手臂姿态信息映射到VR环境中，可视化展示给使用者，方便随身携带使用；VR模块，将在Unity虚拟环境中构建的虚拟场景，利用VR眼镜反馈给使用者其手部动作状态，增强环境沉浸感和人机交互。与现有技术相比，本发明具有低成本、操作性强、实用性好、方便携带且沉浸感强、交互性好的优点。

技术领域

本发明涉及为帮助中风病人上肢康复而开发的一种低成本虚拟环境3d手臂训练平台，尤其是一种基于MYO臂环和移动端的VR上肢康复训练平台。

背景技术

我国脑卒中患病率近年来有上升趋势，成为危害我国人民健康的主要疾病，而85％的脑卒中患者发病时伴有上肢功能损害，发病后6个月内约55％～75％的患者仍有上肢功能障碍，这也是导致手功能受损的一个主要原因，脑卒中后手部肢体偏瘫的治疗和康复已经成为现代康复医学和康复工程的研究热点。

加拿大创业公司Thalmic Labs推出的创新性MY0臂环读取sEMG信号，可以佩戴在任何一条胳膊的肘关节上方来采集手臂肌肉产生的sEMG信号，它有八个通道，每个通道等间距排列。MY0臂环可采集原始sEMG信号，通过低功率的蓝牙将信号传出，干扰小，信号质量好且价格低廉，作为控制源，具有成本低、佩戴舒适等特点，且符合实用性。

申请号为201610379614.4的专利公开了一种基于MYO臂环的假肢手控制方法，而申请号为201710168821.X的专利发明了一套基于MYO臂环的假肢手控制系统，包括信号采集模块，STM32模块，模糊控制器模块，假肢手模块，抓握力反馈模块及配合离线训练的PC机。而其中所提到的假肢手控制存在系统成本高、抓握灵活性差、操作感官性差及实用性差等问题，可能引起患者佩戴时的不舒适体验。

为了解决真实肌电假手设备的成本昂贵及舒适性差等问题，申请号为201611073067.3的专利公开了一种基于MYO臂环及视线追踪的虚拟假手训练平台及其训练方法，包括MYO臂带、Unity虚拟环境、视线追踪单元和震动臂带等，该训练系统主要在PC端执行，不方便携带且操作范围受限，而且虽然引入Unity虚拟环境，但其沉浸感较差且训练方式太单一枯燥。

因此本发明利用MY0臂环解析使用者的运动手势信息，并将其映射到Unity环境中的3d上肢模型上，利用软件算法实现肌电姿态信息与虚拟环境交互，然后对MYO臂环采集的表面肌电信号进行数据处理和识别，在unity环境中加入观察-模仿的训练场景，并实时控制3d手臂完成抓握等动作，并在GUI界面显示肌电相关信息，通过蓝牙模块在硬件上实现MYO臂环与移动平台的通信，最后使用VR眼镜增强使用者的环境沉浸感。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于MYO臂环和移动端的VR上肢康复训练平台及其方法，搭建一个低成本、操作性强、实用性好、方便携带且沉浸感强、交互性好的VR上肢康复训练平台，为上肢残疾患者的康复训练和日常生活提供便利。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明的一种基于MYO臂环和移动端的VR上肢康复训练平台，包括：

计算机，采用Unity3D软件构建Unity虚拟环境，包括3d上肢模型，肌电信息的实时可视化反馈，治疗的虚拟环境和康复训练游戏的场景及其训练模式；

MYO臂环，包括一个九轴惯性传感器、八个表面肌电传感器和一个蓝牙接收器，通过九轴惯性传感器检测手臂的运动轨迹、方位及手臂姿态信息，通过表面肌电传感器检测不同手势的肌电信号及其手势信息；通过蓝牙接收器实现与Unity虚拟环境及移动端平台的通信；