【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及康复训练，尤其是涉及基于虚实交互的触觉增强康复训练系统。
技术介绍
1、手部康复外骨骼是一种用于辅助手部康复和增强手部功能的技术。它们通常由机械结构、传感器、执行器和控制系统组成，可以模拟手部关节的运动，帮助那些受伤或残疾的人重新获得手部功能。
2、康复训练游戏通过提供有趣而具有挑战性的游戏任务，吸引患者积极参与康复训练。虚拟现实技术可以提供沉浸式的康复体验，让患者感觉置身于虚拟环境中，与虚拟物体进行互动。增强现实技术可以将虚拟物体叠加到现实世界中，使患者在真实环境中进行康复训练。通过增加用户参与度、应用虚拟现实和增强现实技术、个性化定制等手段，康复训练游戏为康复领域带来了新的可能性，并为患者提供了更有趣、有效和个性化的康复训练体验。
3、基于虚实交互的触觉增强康复训练系统将康复训练与游戏元素相结合，以增加患者的参与度、提供有趣的康复体验，并促进康复效果的提高。由于每个患者的康复进程都是渐进的、可变的，现有的康复训练系统设置固定的训练参数，难以适应患者的康复恢复情况。
4、由此可见，如何提高康复训练系统对患者的适应性问题，已经成为本领域技术人员所要亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，以解决康复训练系统对患者的适应性较低的技术问题，以实现提高康复训练系统对患者高度适应的效果。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，包括虚实交
3、所述手部外骨骼模块包括手部固定单元、动力传输单元、霍尔编码器和手指执行单元，所述手部固定单元与所述动力传输单元连接，所述手部固定单元上设有与患者各个手指相匹配的所述手指执行单元，所述霍尔编码器与所述手指执行单元连接；
4、所述虚实交互康复训练游戏模块被配置为：
5、基于虚拟康复训练模式的任务需求，生成虚拟手目标控制策略；
6、在虚拟康复训练游戏中，采用所述霍尔编码器实时采集运动姿态数据，采用所述手外骨骼目标检测模块实时获取手部位置数据，所述运动姿态数据至少包括手势抓握运动数据；
7、将所述虚拟手目标控制策略中对应的目标数据分别和所述运动姿态数据、所述手部位置数据进行比对交互，基于交互结果生成外骨骼辅助策略和触觉增强控制策略；
8、所述外骨骼辅助策略用于对所述手指执行单元的第一控制信号进行更新，所述触觉增强控制策略用于对所述触觉反馈控制模块的第二控制信号进行更新，以实现触觉增强康复训练。
9、作为其中一种优选方案，所述任务需求包括匹配第一康复等级的第一虚拟训练任务、匹配第二康复等级的第二虚拟训练任务和匹配第三康复等级的第三虚拟训练任务；
10、所述基于虚拟康复训练模式的任务需求，生成虚拟手目标控制策略，包括：
11、分别根据所述第一虚拟训练任务、所述第二虚拟训练任务和所述第三虚拟训练任务，生成与手部部位相匹配的所述虚拟手目标控制策略，其中，所述目标数据包括虚拟姿态数据和虚拟物品位置数据。
12、作为其中一种优选方案，所述手指执行单元包括拇指执行单元和四指执行单元，所述虚实交互康复训练游戏模块还被配置为：
13、获取由所述霍尔编码器实时采集到的与所述拇指执行单元对应的第一运动姿态数据，并获取由所述霍尔编码器实时采集到的与所述四指执行单元对应的第二运动姿态数据；
14、基于所述第一运动姿态数据、所述第二运动姿态数据和所述虚拟姿态数据之间的差异计算手部姿态差异值，基于所述手部位置数据和所述虚拟物品位置数据之间的差异计算手部位置差异值，对所述手部姿态差异值和所述手部位置差异值进行处理，得到所述外骨骼辅助策略和所述触觉增强控制策略。
15、作为其中一种优选方案，所述触觉反馈控制模块包括控制器和受控于所述控制器的电刺激设备，所述控制器包括上位机和下位单片机；
16、所述第二控制信号包括与所述电刺激设备对应的刺激参数和刺激模式，所述刺激参数包括频率、脉冲宽度和刺激强度。
17、作为其中一种优选方案，所述四指执行单元包括分别对应食指、中指、无名指以及小指的四个手指执行机构以及对应食指、中指、无名指以及小指的多个指节固定件。
18、作为其中一种优选方案，所述拇指执行单元包括二级传动机构、拇指固定件以及对应拇指的一个所述手指执行机构以及对应拇指的所述指节固定件。
19、作为其中一种优选方案，所述手部固定单元包括固定板、电机固定架和若干数量个固定连接件，所述动力传输单元包括直线电机、电机连接件、平面连杆机构和连接转动轴。
20、作为其中一种优选方案，所述固定板将手部与所述手指执行单元连接，所述电机固定架将所述直线电机固定在所述固定板上，所述固定连接件包括连接所述拇指固定件的固定连接件一、连接所述平面连杆机构的固定连接件二、连接所述手指执行机构的固定连接件三，所述电机连接件连接所述直线电机和所述平面连杆机构，所述平面连杆机构连接所述连接转动轴。
21、作为其中一种优选方案，所述连接转动轴连接所述四指执行单元的所述手指执行机构以及连接所述拇指执行单元的所述二级传动机构，所述二级传动机构连接所述拇指执行单元的手指执行机构。
22、作为其中一种优选方案，所述采用所述手外骨骼目标检测模块实时获取手部位置数据包括：
23、在虚拟康复训练游戏中，实时采集手外骨骼图像；
24、基于目标检测算法提取所述手外骨骼图像中的手部位置数据。
25、本专利技术再一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机可读存储介质所在设备执行所述计算机程序时，实现如上所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统。
26、相比于现有技术，本专利技术实施例的有益效果在于以下所述中的至少一点：
27、(1)手部外骨骼模块、触觉反馈控制模块、手外骨骼目标检测模块和虚实交互康复训练游戏模块共同构成基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，考虑到患者四指和拇指的康复阶段可能不同，手指执行单元包括拇指执行单元和四指执行单元，对四指执行单元和拇指执行单元的康复训练效果分别进行分析、控制，而不是将四指执行单元和拇指执行单元作为一个整体进行分析、控制，提高了康复训练系统对患者不同部位的适应性；
28、(2)虚实交互康复训练游戏模块基于虚拟康复训练模式的任务需求，生成与手部部位相匹配的虚拟手目标控制策略，虚拟手目标控制策略包括虚拟姿态数据和虚拟物品位置数据，在训练过程中由霍尔编码器实时采集拇指执行单元的第一运动姿态数据和四指执行单元的第二运动姿态数据，由手外骨骼目标检测模块实时采集手部位置数据，对第一运动姿态数据、第二运动姿态数据和虚拟姿态数据之间的差异进行分析，计算手部姿本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，包括虚实交互康复训练游戏模块和分别受控于所述虚实交互康复训练游戏模块的手部外骨骼模块、触觉反馈控制模块和手外骨骼目标检测模块；
2.如权利要求1所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述任务需求包括匹配第一康复等级的第一虚拟训练任务、匹配第二康复等级的第二虚拟训练任务和匹配第三康复等级的第三虚拟训练任务；
3.如权利要求2所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述手指执行单元包括拇指执行单元和四指执行单元，所述虚实交互康复训练游戏模块还被配置为：
4.如权利要求1所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述触觉反馈控制模块包括控制器和受控于所述控制器的电刺激设备，所述控制器包括上位机和下位单片机；
5.如权利要求3所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述四指执行单元包括分别对应食指、中指、无名指以及小指的四个手指执行机构以及对应食指、中指、无名指以及小指的多个指节固定件。
6.如权利要求5所述的基于虚实交互
7.如权利要求6所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述手部固定单元包括固定板、电机固定架和若干数量个固定连接件，所述动力传输单元包括直线电机、电机连接件、平面连杆机构和连接转动轴。
8.如权利要求7所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述固定板将手部与所述手指执行单元连接，所述电机固定架将所述直线电机固定在所述固定板上，所述固定连接件包括连接所述拇指固定件的固定连接件一、连接所述平面连杆机构的固定连接件二、连接所述手指执行机构的固定连接件三，所述电机连接件连接所述直线电机和所述平面连杆机构，所述平面连杆机构连接所述连接转动轴。
9.如权利要求7所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述连接转动轴连接所述四指执行单元的所述手指执行机构以及连接所述拇指执行单元的所述二级传动机构，所述二级传动机构连接所述拇指执行单元的手指执行机构。
10.如权利要求1所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述采用所述手外骨骼目标检测模块实时获取手部位置数据包括：
...【技术特征摘要】
1.基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，包括虚实交互康复训练游戏模块和分别受控于所述虚实交互康复训练游戏模块的手部外骨骼模块、触觉反馈控制模块和手外骨骼目标检测模块；
2.如权利要求1所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述任务需求包括匹配第一康复等级的第一虚拟训练任务、匹配第二康复等级的第二虚拟训练任务和匹配第三康复等级的第三虚拟训练任务；
3.如权利要求2所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述手指执行单元包括拇指执行单元和四指执行单元，所述虚实交互康复训练游戏模块还被配置为：
4.如权利要求1所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述触觉反馈控制模块包括控制器和受控于所述控制器的电刺激设备，所述控制器包括上位机和下位单片机；
5.如权利要求3所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述四指执行单元包括分别对应食指、中指、无名指以及小指的四个手指执行机构以及对应食指、中指、无名指以及小指的多个指节固定件。
6.如权利要求5所述的基于虚实交互的触觉增强康复训练系统，其特征在于，所述拇指执行单元包括二级传...
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