СИСТЕМА ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ В ВЫПОЛНЕНИИ УПРАЖНЕНИЙ
SYSTEM FOR SUPPORTING USER DURING EXERCISE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системе для поддержки пользователя в выполнении упражнений; более конкретно, оно относится к способу и устройству для автоматического управления системой.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Цереброваскулярные болезни, такие как инсульт, травма головного мозга, являются причиной многих нарушений, например нарушения подвижности, нарушения речи и когнитивного нарушения. Широко известно, что профессиональная физиотерапия способствует реабилитации, а также делает процесс реабилитации более предсказуемым. Также широко известно, что физические упражнения помогают при тренировке мышц. Для человека важно получать профессиональное руководство и выполнять специально подобранные упражнения, чтобы получить наилучший реабилитационный эффект.
Впрочем, хорошего реабилитационного эффекта зачастую не удается достичь, поскольку люди часто выполняют упражнения неправильно из-за боли, неправильно понимают данные им инструкции или просто забывают в некоторой степени или полностью всю суть выполняемых ими специализированных упражнений и т.д. Вследствие того, что физическая терапия (ФТ) является весьма трудоемкой и длительной и что имеется нехватка квалифицированных терапевтов ФТ, не каждый пациент может получать достаточную терапию и руководство при индивидуальной мануальной терапии.
На основании изложенного выше существует потребность в предоставлении системы для поддержки пользователя в выполнении набора упражнений и в замене существующей индивидуальной мануальной терапии в режиме коллективной терапии, чтобы терапевт мог периодически контролировать и давать рекомендации нескольким пациентам одновременно в целях повышения эффективности терапии.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для преодоления недостатков предшествующего уровня техники настоящее изобретение предоставляет систему для поддержки пользователя в выполнении упражнений, а также устройство и способ управления такой системой.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения предложен способ управления системой для поддержки пользователя в выполнении упражнений. Система включает первую подсистему для предоставления аудио/видеоконтента, связанного с набором упражнений, который связан с указанным пользователем. Способ включает этап получения предварительно сгенерированных данных, связанных с пользователем. Указанные связанные с пользователем данные включают по меньшей мере одно из информации, касающейся указанного набора упражнений, и характеристик указанного пользователя. Способ также включает этап регулировки параметра первой подсистемы в соответствии с указанными данными.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения предложено устройство для управления системой для поддержки пользователя в выполнении упражнений. Система включает первую подсистему для предоставления аудио/видеоконтента, связанного с набором упражнений, который связан с указанным пользователем. Устройство включает первый блок для получения предварительно сгенерированных данных, связанных с пользователем. Указанные связанные с пользователем данные включают по меньшей мере одно из информации, касающейся указанного набора упражнений и характеристик указанного пользователя. Устройство также включает второй блок для регулировки параметра первой подсистемы в соответствии с указанными данными.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения предложена система для поддержки пользователя в выполнении набора упражнений. Система включает первую подсистему для предоставления аудио/видеоконтента, связанного с указанным набором упражнений. Система также включает вышеуказанное устройство для управления указанной системой.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения система дополнительно включает вторую подсистему для поддержки тела пользователя, когда пользователь выполняет указанный набор упражнений.
Таким образом, устройство для управления такой системой дополнительно включает третий блок для регулировки параметра второй подсистемы в соответствии с предварительно генерируемыми данными.
Таким образом, способ управления такой системой включает этап получения предварительно сгенерированных данных и по меньшей мере один из следующих этапов: регулировку параметра первой подсистемы согласно указанным данным; регулировку параметра второй подсистемы согласно указанным данным.
Путем применения системы пользователь может получать необходимые инструкции и выполнять специализированные упражнения, чтобы достичь хорошего эффекта от упражнений. При наличии такого устройства управления в системе систему можно регулировать автоматически, чтобы она соответствовала различным пользователям в зависимости от состояния индивидуальных пользователей без взаимодействия с пользователем. Это очень удобно в том случае, если пользователь сталкивается с затруднениями при самостоятельной регулировке системы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Другие признаки, объекты и преимущества настоящего изобретения будут ясны из последующего подробного описания неограниченных примеров осуществления в сочетании с сопровождающими чертежами.
На Фиг. 1 показана система согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 2 показана блок-схема способа согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 3 показана система согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 4 показана система согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 5a и 5b показана система согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 6 показана система согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 7 показана блок-схема способа согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
Такие же или аналогичные позиционные обозначения относятся к таким же или аналогичным устройствам или контурам.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На Фиг. 1 показана система согласно аспекту настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 1, присутствует пользователь 20 и система 10.
Например, пользователь 20 является пациентом с нарушением подвижности и нуждается в реабилитационной тренировке. Пользователь 20 может, например, следовать плану тренировки, составленному врачом или терапевтом. План тренировки, по меньшей мере, включает набор упражнений, предназначенных для выполнения пользователем 20. Набор упражнений может относиться к одному упражнению или множеству упражнений.
Система 10 применяется для поддержки пользователя 20 в выполнении упражнений. Система 10 включает первую подсистему 11 для предоставления аудио/видеоконтента, связанного с указанным набором упражнений, связанных с пользователем 20. Пользователь 20 может следовать аудио/видеоконтенту при выполнении упражнений в соответствии с планом тренировки.
На Фиг. 2 показана блок-схема процесса управления системой 10 для поддержки пользователя 20 в выполнении упражнений. Как показано на Фиг. 2, способ включает два этапа. Этап 1 служит для получения предварительно сгенерированных данных 310, которые связаны с пользователем 20. Этап 2 служит для регулировки параметра подсистемы 11 в соответствии с данными 310.
Следует понимать, что, поскольку изобретение направлено на автоматическое регулирование системы без вмешательства пользователя, в рамках настоящего изобретения данные 310 генерируются перед этапом 1. Это означает, что данные 310 не генерируются в течение периода выполнения этапа 1. Они уже доступны и сохранены где-либо внутри или вне системы 10. Например, данные 310 могут быть записями о состоянии здоровья пользователя 20, сделанные врачом или терапевтом при посещении пользователем 20 врача или терапевта. Другими словами, данные 310 являются результатами обследования и/или диагнозом в медицинском учреждении. Данные 310 также могут быть созданы любым другим человеком и любым другим юридическим лицом.
Данные 310 могут включать информацию, касающуюся вышеуказанного набора упражнений. Данные 310 могут также включать информацию, касающуюся характеристик пользователя 20, таких как рост, вес, симптом, запись о состоянии здоровья и т.п. Данные 310 могут периодически приниматься из внешней среды системы 10 или могут быть предварительно сохранены в системе 10. Например, они могут быть получены с переносного устройства хранения данных, такого как диск, USB накопитель, или из базы данных внешней системы через Интернет или устройство хранения данных еще одного типа. Для краткости, во всех вариантах осуществления, описанных ниже, данные 310 считаются полученными из базы 30 данных на сервере медицинского учреждения через Интернет.
На Фиг. 3 показана система согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 3, система 10 включает первую подсистему 11 и устройство 100 управления для управления системой 11. Устройство 100 управления включает первый блок 101 для выполнения вышеуказанного этапа 1 и второй блок 102 для выполнения вышеуказанного этапа 2.
Первая подсистема 11 используется для предоставления аудио/видеоконтента, связанного с набором упражнений. В частности, первая подсистема 11 включает первое устройство 111, такое как дисплей, для отображения видеоконтента, связанного с набором упражнений. Указанный видеоконтент, направленный на руководство действиями пользователя 20, выполняющего набор упражнений для реабилитационной тренировки, например включает текстовое описание, описывающее рекомендации и инструкции относительно выполнения упражнений; демонстрационное изображение или видео, показывающее, как следует выполнять набор упражнений, и т.п.
Сначала в системе 10 данные 310 будут получены первым блоком 101. Данные 310 включают информацию, касающуюся набора упражнений, которые предстоит выполнить пользователю 20. Кроме того, данные 310 также включают информацию, касающуюся характеристик пользователя 20, в особенности состояния зрения пользователя 20.
В зависимости от состояния зрения пользователя 20, размер контента, отображаемого первым устройством 111, то есть параметр первой подсистемы 11, регулируется вторым блоком 102, что соответствует этапу 2 вышеуказанного способа. Например, если состояние зрения пользователя 20 является нормальным, то второй блок 102 управляет первым устройством 111, отображая видеоконтент в стандартном размере; если состояние зрения пользователя 20 является плохим, то второй блок 102 управляет первым устройством 111, отображая видеоконтент в сравнительно большом размере, чтобы пользователь 20 мог видеть контент, выведенный на экран, более четко.
В вариации данного варианта осуществления второй блок 102 может регулировать расстояние между первым устройством 111 и пользователем 20 в зависимости от состояния зрения пользователя 20. Например, если первое устройство 111 является подвижным, то второй блок 102 управляет устройством 111, перемещая его к пользователю 20, чтобы сократить расстояние между первым устройством 111 и пользователем 20, если пользователь 20 имеет плохое зрение. В альтернативе, второй блок 102 может инструктировать пользователя 20 придвинуться к первому устройству 111. В альтернативе, второй блок 102 регулирует как размер контента, отображаемого первым устройством 111, так и расстояние между первым устройством 111 и пользователем 20.
На Фиг. 4 показана система согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В данном примере аналогично вышеуказанному варианту осуществления система 10 включает устройство 100 управления и первую подсистему 11. Первая подсистема 11 выполнена с возможностью предоставления аудио- и/или видеоконтента, связанного с набором упражнений. В частности, первая подсистема 11 включает второе устройство 112, такое как динамик, для воспроизведения аудиоконтента, связанного с набором упражнений. Пользователь 20 может следовать аудиоконтенту, выполняя набор упражнений для реабилитационной тренировки.
Согласно данному варианту осуществления данные 310 включают в себя информацию, касающуюся набора упражнений, которые предстоит выполнить пользователю 20. Кроме того, данные 310 также включают информацию, касающуюся характеристик пользователя 20, в особенности состояния слуха пользователя 20.
В зависимости от состояния слуха пользователя 20 выходная громкость контента, воспроизводимого вторым устройством 112, то есть параметр первой подсистемы 11, регулируется вторым блоком 102, что соответствует этапу 2 вышеуказанного способа. Например, если пользователь 20 имеет нормальный слух, то второй блок 102 управляет вторым устройством 112, которое воспроизводит аудиоконтент со стандартной громкостью; если пользователь 20 имеет плохой слух, то второй блок 102 управляет вторым устройством 112, которое воспроизводит аудиоконтент со сравнительно высокой громкостью, чтобы пользователь 20 мог слышать аудиоконтент более четко.
В вариации данного варианта осуществления второй блок 102 может регулировать расстояние между вторым устройством 112 и пользователем 20 в зависимости от состояния слуха пользователя 20. Например, если второе устройство 112 является подвижным, то второй блок 102 управляет вторым устройством 112, перемещая его к пользователю 20, чтобы сократить расстояние между ними, когда пользователь 20 имеет плохой слух. В альтернативе, второй блок 102 может инструктировать пользователя 20 придвинуться ко второму устройству 112. В альтернативе, второй блок 102 может регулировать как выходную громкость аудиоконтента, воспроизводимого вторым устройством 112, так и расстояние между вторым устройством 112 и пользователем 20.
На Фиг. 5a и 5b показана система согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Аналогично двум вышеуказанным вариантам осуществления система 10 включает в себя устройство 100 управления и первую подсистему 11.
Сначала в системе 10 согласно данному варианту осуществления данные 310 принимаются первым блоком 101, что соответствует этапу 1 вышеуказанного способа. Данные 310 включают информацию, касающуюся набора упражнений, которые предстоит выполнить пользователю 20.
Первая подсистема 11 предназначена для предоставления аудио/видеоконтента, связанного с набором упражнений. В частности, первая подсистема 11 включает камеру 113 для создания видеоконтента, связанного с набором упражнений, выполняемых пользователем 20. Более конкретно, камера 113 является инфракрасной камерой. Пользователь 20 может носить отражательные маркеры на суставах его тела. След отражательных маркеров может захватываться камерой 113, и движения пользователя 20 могут быть распознаны блоком анализа (не показан) системы 10. Движения пользователя 20 могут сравниваться с набором упражнений, которые предстоит выполнить пользователю 20, тем же блоком анализа, поскольку он используется для распознавания движения пользователя 20, или другим отдельным анализирующим блоком (не показан) системы 10. Затем пользователю 20 могут быть даны инструкции, например, с помощью дисплея 111 или динамика 112 в соответствии с результатом сравнения, чтобы пользователь 20 мог надлежащим образом исправить свои движения. Хотя различные отражательные маркеры могут распознаваться неправильно, когда они расположены близко друг к другу, демонстрируют наложение или перекрываются, хорошие контрольные изображения или видеоизображения все же могут быть получены при движении камеры 113.
Камера 113 может быть установлена на одном конце манипулятора, управляемого вторым блоком 102. Второй блок 102 может регулировать, по меньшей мере, одно из положения и угла камеры 113 согласно набору упражнений, которые предстоит выполнить пользователю 20, и перемещать камеру 113, чтобы добиться наилучшего изображения пользователя 20. Например, если набор упражнений, выполняемых пользователем 20, главным образом состоит из движений руки в плоскости, параллельной телу, камера 113 может быть установлена перед пользователем 20, как показано на Фиг. 5a; если набор упражнений, выполняемых пользователем 20, главным образом состоит из движений правой руки в плоскости, вертикальной телу, камера 113 может быть перемещена вправо от пользователя 20, как показано на Фиг. 5b. Квалифицированным специалистам в данной области техники будет очевидно, что случаи, показанные на Фиг. 5a и Фиг. 5b, являются примерными и не ограничивают данный вариант осуществления. Камера 113 может быть также перемещена влево от пользователя 20, перемещена в положение над пользователем 20 или в еще одно положение относительно пользователя 20.
В вариации данного варианта осуществления камера 113 является обычной камерой, распознающей видимый свет. Изображение или видео пользователя 20 могут регистрироваться камерой 113, и движения пользователя 20 могут быть распознаны системой 10 с применением технологии распознавания изображения. Квалифицированным специалистам в данной области техники будет известно, что любая существующая технология распознавания изображения может применяться в данном варианте осуществления, впрочем, дополнительные детали в настоящей заявке не приводятся.
В другой вариации данного варианта осуществления данные 310 включают информацию, касающуюся набора упражнений, которые предстоит выполнить пользователю 20, а также информацию, касающуюся характеристик пользователя 20. Второй блок 102 может регулировать параметр первой подсистемы 11 в соответствии с данными 310. Например, если набор упражнений, которые предстоит выполнить пользователю 20, главным образом состоит из движений руки, а характеристики включают рост пользователя 20, второй блок 102 может регулировать положение и/или угол камеры 113 в зависимости от движений руки и роста пользователя 20, например камера 113 может быть перемещена в положение на уровне с плечами пользователя 20.
Конечно, система 10, включающая множество камер, возможна. Впрочем, будет очевидно, что система 10 с одной камерой 113 более рентабельна.
На Фиг. 6 показана система согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Аналогично вышеуказанным вариантам осуществления система 10 включает устройство 100 управления и первую подсистему 11. Кроме того, система 10 также включает вторую подсистему 12.
Вторая подсистема 12 служит для поддержки тела пользователя, когда пользователь 20 выполняет набор упражнений. Квалифицированным специалистам в данной области техники будет понятно, что вторая подсистема 12 может быть реализована в виде множества структур, таких как пластина, кушетка, кресло, ремни для ограничения движения пользователя 20, или какой-либо еще структуры.
На Фиг. 7 показана блок-схема процесса управления системой 10, показанной на Фиг. 6. Как показано на Фиг. 7, способ включает три этапа. Этап 1 предназначен для получения предварительно сгенерированных данных 310, которые относятся к пользователю 20. Этап 2 выполняется после этапа 1 для регулировки параметра первой подсистемы 11 в соответствии с данными 310. Этап 3 выполняется после этапа 1 для регулировки параметра второй подсистемы 12 в соответствии с данными 310.
Следует понимать, что этап 2 и этап 3 являются необязательными. Более конкретно, в некоторых случаях выполняется этап 1 и этап 2; в некоторых других случаях выполняется этап 1 и этап 3, тогда как в остальных случаях выполняются все этапы 1, 2 и 3.
В частности, в системе 10, показанной на Фиг. 6, вторая система 12 включает кресло 121 и электродвигатель 125, установленный под креслом 121. Электродвигатель 125 может быть управляемым, чтобы регулировать высоту кресла 121 или вращать кресло 121.
Устройство 100 управления включает первый блок 101, второй блок 102 и третий блок 103. Первый блок 101 выполнен с возможностью выполнения вышеуказанного этапа 1, второй блок 102 выполнен с возможностью выполнения вышеуказанного этапа 2, и третий блок 103 выполнен с возможностью выполнения вышеуказанного этапа 3.
В данном варианте осуществления данные 310 включают информацию, касающуюся набора упражнений, который предназначен для выполнения пользователем 20. Камера 113, которая может быть неподвижна, создает видеоконтент набора упражнений, выполняемых пользователем 20, при этом движения пользователя 20 могут распознаваться системой 10. Система 10 может сравнивать движения пользователя 20 с набором упражнений, который предстоит выполнить пользователю 20. А затем пользователю 20 могут быть даны инструкции, например, с помощью дисплея или динамика в соответствии с результатом сравнения, чтобы пользователь 20 мог надлежащим образом исправить свои движения.
Согласно набору упражнений пользователя 20 в данных 310, третий блок 103 может регулировать по меньшей мере одно из высоты и угла наклона кресла 121, управляя электродвигателем 125 для перемещения кресла 121, чтобы найти наилучшее положение пользователя 20 относительно камеры 113. Например, если набор упражнений, который предстоит выполнить пользователю 20, главным образом состоит из движений руки в плоскости, параллельной телу, кресло 121 может регулироваться так, чтобы пользователь 20 непосредственно смотрел в камеру 113; если набор упражнений, который предстоит выполнить пользователю 20, главным образом состоит из движений руки в плоскости, вертикальной по отношению к телу, кресло 121 может регулироваться так, чтобы камера 113 находилась справа или слева от пользователя 20. Квалифицированным специалистам в данной области техники будет понятно, что кресло 121 также может регулироваться так, чтобы оно находилось под камерой 113 или в каком-либо еще положении относительно камеры 113.
В вариации данного варианта осуществления камера 113 подвижна. Согласно набору упражнений, которые предстоит выполнить пользователю 20, второй блок 102 регулирует по меньшей мере одно из положения и угла наклона камеры 113; одновременно третий блок 103 регулирует по меньшей мере одно из высоты и угла наклона кресла 121, управляя электродвигателем 125, чтобы найти наилучшее положение пользователя 20 относительно камеры 113.
В другой вариации данного варианта осуществления кресло 121 может быть неподвижным, при этом данные 310 включают информацию, касающуюся характеристик пользователя 20, таких как рост пользователя 20. После того как данные 310 были получены первым блоком 101, второй блок 102 может, по меньшей мере, регулировать положение камеры 113 в соответствии с ростом пользователя 20.
В еще одной вариации данного варианта осуществления данные 310 включают информацию, касающуюся набора упражнений, которые предстоит выполнить пользователю 20, а также информацию, касающуюся характеристик пользователя 20, таких как рост пользователя 20. Например, первая подсистема 11 может включать в себя первое устройство 111 для отображения видеоконтента, связанного с набором упражнений, и/или второе устройство 112 для воспроизведения аудиоконтента, связанного с набором упражнений. После того как данные 310 были получены первым блоком 101, второй блок 102 регулирует параметр первой подсистемы 11; одновременно третий блок 103 регулирует параметр второй подсистемы 12. Параметр первой подсистемы 11, регулируемый вторым блоком 102, может соответствовать размеру видеоконтента, отображаемого первым устройством 111, и/или выходной громкости аудиоконтента, воспроизводимого вторым устройством 112. Параметр второй подсистемы 12, регулируемый третьим блоком 103, может соответствовать по меньшей мере одному из высоты и угла наклона кресла 121.
Устройство 100 управления согласно изобретению может быть интегрировано в систему 10 или может быть отдельным от системы 10, что означает то, что устройство 100 может быть продано/приобретено отдельно. Блоки в устройстве 100 могут быть реализованы программным обеспечением, аппаратными средствами или комбинацией и того, и другого. Например, функциональный блок может быть реализован микропроцессором с командным кодом, сохраненным в памяти. В еще одном примере функциональный блок может быть реализован чипом.
Для обобщения изобретения данные, касающиеся характеристик пользователя, могут использоваться для регулировки только одного или более параметров первой подсистемы или только одного или более параметров второй подсистемы или регулировки различных параметров обеих подсистем; аналогично данные, касающиеся указанного набора упражнений, также могут использоваться для регулировки только одного или более параметров первой подсистемы или только второй подсистемы или регулировки обеих подсистем; также можно использовать данные, включающие информацию, касающуюся характеристик пользователя, а также относящуюся к указанному набору упражнений, чтобы регулировать только первую подсистему или только вторую подсистему или регулировать обе подсистемы.
Квалифицированным специалистам в данной области будет понятно, что раскрытые варианты осуществления являются лишь примерными и не ограничивают настоящее изобретение. Различные признаки, раскрытые в различных вариантах осуществления, могут комбинироваться с целью достижения преимуществ.
Другие вариации раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и произведены квалифицированными специалистами в данной области при осуществлении заявленного изобретения на основе изучения фигур, описания и прилагаемой формулы. В формуле изобретения термин "включает/включающий" не исключает другие средства или этапы; единственное число не исключает множественное число; термины "первый", "второй" используются для проведения различия между элементами и не обозначают никакого определенного порядка. Любые номера позиций в формуле не следует рассматривать как ограничение объема изобретения. Функции нескольких элементов, указанных в формуле, могут быть выполнены одним аппаратным или программным модулем. Тот факт, что некоторые характеристики указаны во взаимно различных зависимых пунктах формулы, не указывает, что комбинация данных характеристик не может применяться в целях достижения преимущества.