一种用于锻炼用户的手臂的手臂康复装置和系统

摘要

一种用于锻炼用户的手臂的手臂康复装置和系统。该系统提供了手臂支撑装置，该手臂支撑装置可通过使用者的第一手臂在支撑表面上移动。该手臂支撑装置具有主体，该主体被配置成：在一侧上可移动地接合该支撑表面，并在相对侧上具有用于支撑用户的第一手臂的手部的手部支撑部分，该手部支撑部分在该主体的一端或朝向该端。主要手部支撑结构从该手部支撑部分突出，并且次要手部支撑柄部在该手部支撑部分外围或朝向该外围从该主体延伸。可调节的开关支撑吊杆组件也被安装到该主体上，并且具有用于响应于该用户的操作生成致动信号的至少一个可操作的用户输入部件。安装至该主体上或内的机载运动跟踪系统被配置成感测该主体的运动，以便使得能够与运行应用程序的交互式计算机系统进行用户交互。

权利要求

1.一种用于锻炼用户的手臂的手臂康复系统，包括：

手臂支撑装置，当通过该手臂支撑装置支撑用户的第一手臂时，该手臂支撑装置能通过用户的手臂在支撑表面上移动，该手臂支撑装置包括：主体，该主体被配置成：在一侧上可移动地接合该支撑表面，并在相对侧上包括有用于支撑用户的第一手臂的手部的手部支撑部分，该手部支撑部分在该主体的一端或朝向该端；

主要手部支撑结构，该主要手部支撑结构从该手部支撑部分突出，并成形为与该用户的第一手臂的手部的手掌和/或手指接合；可调节的开关支撑吊杆组件，该开关支撑吊杆组件被安装至该主体上，并且具有用于响应于该用户的操作生成致动信号的至少一个可操作的用户输入部件，该开关支撑吊杆组件使得能够相对于该用户的第一手臂的手部来调节所述输入部件的位置，并且其中所述输入部件可释放地和/或可移动地联接至该吊杆组件上以使得能改变它们沿该吊杆组件的位置；

安装至该主体上或内的机载运动跟踪系统，该机载运动跟踪系统被配置用于感测该主体相对于该支撑表面的运动并且生成代表性的运动信号；以及交互式计算机系统，该交互式计算机系统包括运行显示在可视显示器上的应用程序的处理器，并且与该手臂支撑装置处于信号通信，该计算机系统接收并且处理这些运动和/或致动信号以使得该用户能够通过该手臂支撑装置来与该应用程序进行交互。

2.如权利要求1所述的手臂康复系统，其中该主体进一步包括前臂支撑部分，该前臂支撑部分在该手部支撑部分的相对端或朝向该相对端，用以支撑该用户的第一手臂的前臂。

3.如权利要求2所述的手臂康复系统，其中该前臂支撑部分和该手部支撑部分是一体形成以提供该主体，或该前臂支撑部分和该手部支撑部分彼此可释放地联接以形成该主体。

4.如权利要求1所述的手臂康复系统，其中该可调节的开关支撑吊杆组件包括：第一臂部，该第一臂部可旋转地联接至该主体上；以及第二臂部，该第二臂部铰接至该第一臂部上，以调节该吊杆组件的高度和取向。

5.如权利要求4所述的手臂康复系统，其中该吊杆组件的第一臂部能围绕正交于该主体的主平面的轴线旋转，并且该吊杆组件的第二臂部能围绕平行于该主体的主平面的轴线旋转。

6.如权利要求1所述的手臂康复系统，其中所述输入部件通过联接系统可释放地联接至该吊杆组件上。

7.如权利要求6所述的手臂康复系统，其中该联接系统是钩环式紧固系统，该钩环式紧固系统设置在该吊杆组件的至少一个部件和每个输入部件上。

8.如权利要求1-7中任一项所述的手臂康复系统，其中该主体包括围绕该手部支撑部分的外围的多个安装孔隙，用以可拆卸地安装该开关支撑吊杆组件。

9.如权利要求1-7中任一项所述的手臂康复系统，进一步包括次要手部支撑柄部，该次要手部支撑柄部在该手部支撑部分的外围或朝向该外围从该主体延伸，以由该用户的第二手臂的手部抓持，并且其中该主体包括围绕该手部支撑部分的外围的多个安装孔隙，用以可拆卸地安装该次要手部支撑柄部。

10.如权利要求1-7中任一项所述的手臂康复系统，进一步包括次要手部支撑柄部，该次要手部支撑柄部在该手部支撑部分的外围或朝向该外围从该主体延伸，以由该用户的第二手臂的手部抓持。

11.如权利要求1-7中任一项所述的手臂康复系统，其中该主体被配置用于可滑动地接合该支撑表面且包含低摩擦材料，该低摩擦材料呈在该主体的侧面上沿该主体的外围定位或在该外围附近定位的滑条的形式，该滑条被配置成可滑动地接合该支撑表面。

12.如权利要求1-7中任一项所述的手臂康复系统，其中该机载运动跟踪系统是常规的计算机鼠标，被安装在该主体内并被配置用于获得表示该鼠标相对于该支撑表面的运动和/或位置的数据，并将该数据传输至该计算机系统。

13.如权利要求12所述的手臂康复系统，其中该数据是无线地传输的。

14.如权利要求10所述的手臂康复系统，其中该次要手部支撑柄部包括至少一个可操作的开关。

15.如权利要求14所述的手臂康复系统，其中该一个或多个开关通过多个钩环紧固件可移动地安装至该次要手部支撑柄部。

16.如权利要求1-7中任一项所述的手臂康复系统，其中该手臂支撑装置进一步包括关联紧固系统，该关联紧固系统可操作来将该用户的前臂和/或手部固定至该主体上或该主体内。

17.如权利要求1-7中任一项所述的手臂康复系统，其中该主要手部支撑结构是基本上半球形的抓持表面，当在该支撑表面上移动该主体时，该用户能将他们的手部搁置在这个抓持表面上。

18.如权利要求1-7中任一项所述的手臂康复系统，其中该主要手部支撑结构是可拆卸地安装至该主体的手部支撑部分上的。

19.如权利要求1-7中任一项所述的手臂康复系统，其中该应用程序是呈现在该计算机系统的显示器屏上的游戏，并且该计算机系统被安排成使得该手臂支撑装置通过该用户在该支撑表面上进行的移动引起游戏光标在该显示器屏上的相应移动，以便使该用户能够与该游戏进行交互。

20.一种手臂康复装置，当通过该手臂康复装置支撑用户的第一手臂时，该手臂康复装置能通过用户的手臂来在支撑表面上移动，该装置包括：主体，该主体被配置成：在一侧上可移动地接合该支撑表面，并在相对侧上包括有用于支撑用户的第一手臂的手部的手部支撑部分，该手部支撑部分在该主体的一端或朝向该端；

主要手部支撑结构，该主要手部支撑结构从该手部支撑部分突出，并成形为与该用户的第一手臂的手部的手掌和/或手指接合；

可调节的开关支撑吊杆组件，该开关支撑吊杆组件被安装至该主体上，并且具有用于响应于该用户的操作生成致动信号的至少一个可操作的用户输入部件，该开关支撑吊杆组件使得能够相对于该用户的第一手臂的手部来调节该一个或多个输入部件的位置并且其中该一个或多个输入部件可释放地和/或可移动地联接至该吊杆组件上以使得能改变它们沿该吊杆组件的位置；以及安装到该主体上或内的机载运动跟踪系统，该机载运动跟踪系统被配置用于感测该主体相对于该支撑表面的运动并且生成代表性的运动信号，并且其中该手臂康复装置被配置用于可通信地联接交互式计算机系统，以便在使用中向该交互式计算机系统传达所生成的运动和/或致动信号，并且使得能够通过该手臂康复装置与该计算机系统进行用户交互。

21.如权利要求20所述的手臂康复装置，其中该主体进一步包括前臂支撑部分，该前臂支撑部分在该手部支撑部分的相对端或朝向该相对端，用以支撑该用户的第一手臂的前臂。

22.如权利要求21所述的手臂康复装置，其中该前臂支撑部分和该手部支撑部分是一体形成以提供该主体，或该前臂支撑部分和该手部支撑部分彼此可释放地联接以形成该主体。

23.如权利要求20所述的手臂康复装置，其中该可调节的开关支撑吊杆组件包括：第一臂部，该第一臂部可旋转地联接至该主体上；以及第二臂部，该第二臂部铰接至该第一臂部上，以调节该吊杆的高度和取向。

24.如权利要求23所述的手臂康复装置，其中该第一臂部能围绕正交于该主体的主平面的轴线旋转，并且该第二臂部能围绕平行于该主体的主平面的轴线旋转。

25.如权利要求20所述的手臂康复装置，其中所述输入部件通过联接系统可释放地联接至该开关支撑吊杆组件上。

26.如权利要求25所述的手臂康复装置，其中该联接系统是钩环式紧固系统，该钩环式紧固系统设置在该开关支撑吊杆组件的至少一个部件和每个输入部件上。

27.如权利要求20-26中任一项所述的手臂康复装置，其中该主体包括围绕该手部支撑部分的外围的多个安装孔隙，用以可拆卸地安装该开关支撑吊杆组件。

28.如权利要求20-26中任一项所述的手臂康复装置，进一步包括次要手部支撑柄部，该次要手部支撑柄部在该手部支撑部分的外围或朝向该外围从该主体延伸，以由该用户的第二手臂的手部抓持，并且其中该主体包括围绕该手部支撑部分的外围的多个安装孔隙，用以可拆卸地安装该次要手部支撑柄部。

29.如权利要求20-26中任一项所述的手臂康复装置，进一步包括次要手部支撑柄部，该次要手部支撑柄部在该手部支撑部分的外围或朝向该外围从该主体延伸，以由该用户的第二手臂的手部抓持。

30.如权利要求20-26中任一项所述的手臂康复装置，其中该主体被配置用于可滑动地接合该支撑表面且包含低摩擦材料，该低摩擦材料呈在该主体的侧面上沿该主体的外围定位或在该外围附近定位的滑条的形式，该滑条被配置成可滑动地接合该支撑表面。

31.如权利要求20-26中任一项所述的手臂康复装置，其中该机载运动跟踪系统是常规的计算机鼠标，被安装在该主体内并被配置用于获得表示该鼠标相对于该支撑表面的运动和/或位置的数据，并将该数据传输至该计算机系统。

32.如权利要求31所述的手臂康复装置，其中该数据是无线地传输的。

33.如权利要求29所述的手臂康复装置，其中该次要手部支撑柄部包括至少一个可操作的开关。

34.如权利要求20-26中任一项所述的手臂康复装置，其中该手臂康复装置进一步包括关联紧固系统，该关联紧固系统可操作来将该用户的前臂和/或手部固定至该主体上或该主体内。

35.如权利要求20-26中任一项所述的手臂康复装置，其中该主要手部支撑结构是基本上半球形抓持表面，当在该支撑表面上移动该主体时，该用户能将他们的手部搁置在这个抓持表面上。

36.如权利要求20-26中任一项所述的手臂康复装置，其中该主要手部支撑结构是可拆卸地安装至该主体的手部支撑部分上的。

37.如权利要求20-26中任一项所述的手臂康复装置，其中该交互式计算机系统包括运行显示在可视显示器上的应用程序的处理器，并且在使用中，与该手臂康复装置处于信号通信，该计算机系统接收并且处理这些运动和/或致动信号以使得该用户能够通过该手臂康复装置来与该应用程序进行交互。

38.如权利要求37所述的手臂康复装置，其中该应用程序是呈现在该计算机系统的显示器屏上的游戏，并且该计算机系统被安排成使得该手臂康复装置通过该用户在该支撑表面上进行的移动引起游戏光标在该显示器屏上的相应移动，以便使该用户能够与该游戏进行交互。

说明书

一种用于锻炼用户的手臂的手臂康复装置和系统

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及手臂锻炼系统。具体地说，但非排他性地，该锻炼系统是适于康复锻炼。

背景技术

[0002] 锻炼系统可被用于帮助使已经遭受肌肉或神经障碍的患者康复。通常，指定已遭受与上肢有关的肌肉或神经障碍(如导致一只手臂的部分瘫痪的轻偏瘫)的患者来进行重力消除手臂锻炼。

[0003] 已开发出一些通过使患者能够进行指定的重力消除手臂锻炼的锻炼装置来有助于患肢康复。一个实例是架空的手臂悬带支撑机构。手臂悬带由框架从上方支撑。患者可以将他们的手臂插入到悬带中，并且在一段延长时间内执行重复移动以便锻炼手臂，同时手臂被支撑以克服重力。装置的另一实例是手臂滑板。手臂滑板是安装在一组四个脚轮上允许跨桌面自由移动的平台。患者可以将他们的手臂搁置在这个平台上，并且在一段延长时间内执行重复移动以便锻炼手臂。更大、更复杂且更昂贵的机器人锻炼系统也是已知的。

[0004] 本发明的目的在于提供改进的手臂锻炼装置和系统，或至少向公众提供有用的选择。

发明内容

[0005] 在第一方面中，广义地说，本发明可包括用于锻炼用户的手臂的手臂康复系统，该手臂康复系统包括：

[0006] 手臂支撑装置，当通过该手臂支撑装置支撑用户的第一手臂时，该手臂支撑装置可通过该手臂在支撑表面上移动，该手臂支撑装置包括：

[0007] 主体，该主体被配置成：在一侧上可移动地接合该支撑表面，并在相对侧上包括有用于支撑用户的第一手臂的手部的手部支撑部分，该手部支撑部分在该主体的一端或朝向该端；

[0008] 主要手部支撑结构，该主要手部支撑结构从该手部支撑部分突出，并成形为与该用户的第一手臂的手部的手掌和/或手指接合；

[0009] 次要手部支撑柄部，该次要手部支撑柄部在该手部支撑部分的外围或朝向该外围从该主体延伸，以由该用户的第二手臂抓持；

[0010] 可调节的开关支撑吊杆组件，该开关支撑吊杆组件被安装至该主体上，并且具有用于响应于该用户的操作生成致动信号的至少一个可操作的用户输入部件，该开关支撑吊杆组件使得能够相对于该用户的第一手臂的手部和/或手指来调节该一个或多个输入部件的位置；

[0011] 安装至该主体上或内的机载运动跟踪系统，该机载运动跟踪系统被配置成感测该主体相对于该支撑表面的运动并且生成代表性的运动信号；以及

[0012] 交互式计算机系统，该交互式计算机系统包括运行显示在可视显示器上的应用程序的处理器，并且与该手臂支撑装置处于信号通信，该计算机系统接收并且处理这些运动和/或致动信号以使得该用户能够通过该手臂支撑装置来与该应用程序进行交互。

[0013] 优选地，该一个或多个用户输入部件是开关、手点击器、或其他可操作拨号盘、按钮或旋钮中的任一个或多个。优选地，该用户输入部件是开关。

[0014] 优选地，该主体进一步包括前臂支撑部分，该前臂支撑部分在该手部支撑部分的相对端或朝向该相对端，用以支撑该用户的第一手臂的前臂。

[0015] 在一种形式中，该手部支撑部分和该前臂支撑部分是一体形成，以提供该主体。

[0016] 在另一形式中，该前臂支撑部分和该手部支撑部分是可释放地彼此联接以形成该主体。优选地，该前臂支撑部分和该手部支撑部分包括用于可释放地联接彼此的多个互补结构。

[0017] 优选地，该可调节的开关支撑吊杆的高度和取向可相对于该主体进行调节，以便使得能够相对于该用户的第一手臂的手部和/或手指来调节该一个或多个开关的位置。

[0018] 优选地，该可调节的开关支撑吊杆包括：第一臂部，该第一臂部可旋转地联接至该主体上；以及第二臂部，该第二臂部铰接至该第一臂部上，以调节该吊杆的高度和取向。优选地，该第一臂部可围绕正交于该主体的主平面的轴线旋转，并且该第二臂部可围绕平行于该主体的主平面的轴线旋转。

[0019] 优选地，该一个或多个开关可释放地和/或可移动地联接至该吊杆上以使得可改变它们沿该吊杆的位置。优选地，一个或多个开关是通过多个钩环紧固件联接至该吊杆的该第一臂部和/或第二臂部上的。

[0020] 优选地，该主体包括围绕该手部支撑部分的外围的多个安装孔隙，用以可拆卸地安装该开关支撑吊杆和/或该次要手部支撑柄部。

[0021] 在优选实施例中，该主体被配置成可滑动地接合该表面。优选地，该主体包含在该主体的侧面上的低摩擦性材料，该低摩擦材料被配置成可滑动地接合该表面。优选地，该材料呈沿该主体的外围定位或在该外围附近定位、并优选地在该外围的大部分周围的滑条的形式。

[0022] 在替代实施例中，该主体被配置成例如通过一个或多个轮来可滚动地接合该表面。该主体可包括基本上位于该手部支撑部分正下方的一个或多个支撑轮，并且其中这些轮中的一个或多个具有关联致动器，该致动器可操作地施加一定水平的制动来阻止该一个或多个轮的移动。该一个或多个致动器可为未通电的，并且可手动操作来调节施加用于阻止该一个或多个轮的移动的该制动水平，或它们可为一个或多个电子控制的致动器，并且该计算机系统可通过无线连接来远程控制在该手臂支撑装置上的该一个或多个致动器。该一个或多个支撑轮可安排成支撑该主体以在该表面上沿任何方向移动。

[0023] 举例来说，这些轮可包括以下类型的轮中的任一个或多个：脚轮、球轮、或全向轮。

[0024] 在优选实施例中，该机载运动跟踪系统是常规的计算机鼠标，被安装在该主体内并被配置用于获得表示该鼠标相对于该支撑表面的运动和/或位置的数据，并将该数据传输至该计算机系统。该数据可通过红外来无线地传输、或直接通过线缆如通用串行总线传输。

[0025] 在替代实施例中，该机载运动跟踪系统是光学传感器，该光学传感器被安排成捕获该手臂支撑装置在其上移动的支撑表面或该支撑表面的一部分的多个连续数字图像，并且生成表示该手臂支撑装置的运动和/或位置的图像数据。在该手臂支撑装置上、或集成到该计算机系统中的图像处理系统接收并处理该图像数据，以生成由该计算机系统处理器处理的运动和/或位置数据。

[0026] 优选地，该次要手部支撑柄部包括至少一个可操作的开关。优选地，该一个或多个开关通过多个钩环紧固件可移动地安装至该次要支撑柄部。

[0027] 优选地，该手臂支撑装置进一步包括关联紧固系统，该关联紧固系统可操作来将该用户的前臂和/或手部固定至该主体上或该主体内。在一些实施例中，该主体的前臂支撑部分形成基本上U形的通道，在使用该系统期间，用户的前臂被接收并保持在该通道内。

[0028] 优选地，该主要手部支撑结构是基本上半球形抓持表面，当在该表面上移动该主体时，该用户可将他们的手部搁置在这个抓持表面上。更优选地，该主要手部支撑结构是可拆卸地安装至该主体的手部支撑部分上的。

[0029] 优选地，该应用程序是呈现在该计算机系统的显示器屏上的游戏，并且该计算机系统被安排成使得该手臂支撑装置通过该用户在该表面上进行的移动引起游戏光标在该游戏屏幕上的相应移动，以便使该用户能够与该游戏进行交互。该一个或多个开关的激活还引起与该游戏的进一步交互。

[0030] 在第二方面中，广义地说，本发明可包括用于康复的手臂锻炼装置，当通过该手臂锻炼装置支撑用户的第一手臂时，该手臂锻炼装置可通过该手臂来在支撑表面上移动，该装置包括：

[0031] 主体，该主体被配置成：在一侧上可移动地接合该支撑表面，并在相对侧上包括有用于支撑用户的第一手臂的手部的手部支撑部分，该手部支撑部分在该主体的一端或朝向该端；

[0032] 主要手部支撑结构，该主要手部支撑结构从该手部支撑部分突出，并成形为与该用户的第一手臂的手部的手掌和/或手指接合；

[0033] 次要手部支撑柄部，该次要手部支撑柄部在该手部支撑部分的外围或朝向该外围从该主体延伸，以由该用户的第二手臂抓持；

[0034] 可调节的开关支撑吊杆组件，该开关支撑吊杆组件被安装至该主体上，并且具有用于响应于该用户的操作生成致动信号的至少一个可操作的用户输入部件，该开关支撑吊杆组件使得能够相对于该用户的第一手臂的手部和/或手指来调节该一个或多个输入部件的位置；以及

[0035] 安装到该主体上或内的机载运动跟踪系统，该机载运动跟踪系统被配置用于感测该主体相对于该支撑表面的运动并且生成代表性的运动信号，并且其中该手臂锻炼装置被配置用于可通信地联接至交互式计算机系统上，以便在使用中向该交互式计算机系统传达所生成的运动和/或致动信号，并且使得能够通过该手臂锻炼装置与该计算机系统进行用户交互。

[0036] 优选地，该一个或多个用户输入部件是开关、手点击器、或其他可操作拨号盘、按钮或旋钮中的任一个或多个。优选地，该用户输入部件是开关。

[0037] 优选地，该交互式计算机系统包括运行显示在可视显示器上的应用程序的处理器，并且在使用中，与该手臂锻炼装置处于信号通信，该计算机系统接收并且处理这些运动和/或开关信号以使得该用户能够通过该手臂锻炼装置来与该应用程序进行交互。

[0038] 优选地，该主体进一步包括前臂支撑部分，该前臂支撑部分在该手部支撑部分的相对端或朝向该相对端，用以支撑该用户的第一手臂的前臂。

[0039] 在一种形式中，该手部支撑部分和该前臂支撑部分是一体形成，以提供该主体。

[0040] 在另一形式中，该前臂支撑部分和该手部支撑部分是可释放地彼此联接以形成该主体。优选地，该前臂支撑部分和该手部支撑部分包括用于可释放地联接彼此的多个互补结构。

[0041] 优选地，该可调节的开关支撑吊杆的高度和取向可相对于该主体进行调节，以便使得能够相对于该用户的第一手臂的手部和/或手指来调节该一个或多个开关的位置。

[0042] 优选地，该可调节的开关支撑吊杆包括：第一臂部，该第一臂部可旋转地联接至该主体上；以及第二臂部，该第二臂部铰接至该第一臂部上，以调节该吊杆的高度和取向。优选地，该第一臂部可围绕正交于该主体的主平面的轴线旋转，并且该第二臂部可围绕平行于该主体的主平面的轴线旋转。

[0043] 优选地，该一个或多个开关可释放地和/或可移动地联接到该吊杆，这样使得可以改变它们沿该吊杆的位置。优选地，一个或多个开关是通过多个钩环紧固件联接至该吊杆的该第一臂部和/或第二臂部上的。

[0044] 优选地，该主体包括围绕该手部支撑部分的外围的多个安装孔隙，用以可拆卸地安装该开关支撑吊杆和/或该次要手部支撑柄部。

[0045] 在优选实施例中，该主体被配置成可滑动地接合该表面。优选地，该主体包含在该主体的侧面上的低摩擦材料，该低摩擦材料被配置成可滑动地接合该表面。优选地，该材料是沿该主体的外围定位或在该外围附近定位、并且优选地围绕该外围的大部分定位的滑条的形式。

[0046] 在替代实施例中，该主体被配置成例如通过一个或多个轮子来可滚动地接合该表面。该主体可包括基本上位于该手部支撑部分正下方的一个或多个支撑轮，并且其中这些轮中的一个或多个具有关联致动器，该致动器可操作地施加一定水平的制动来阻止该一个或多个轮的移动。该一个或多个致动器可为未通电的，并且可手动操作来调节施加用于阻止该一个或多个轮的移动的该制动水平，或它们可为一个或多个电子控制的致动器，并且该计算机系统可通过无线连接来远程控制在该手臂锻炼装置上的该一个或多个致动器。该一个或多个支撑轮可安排成支撑该主体以在该表面上沿任何方向移动。

[0047] 举例来说，这些轮可包括以下类型的轮中的任一个或多个：脚轮、球轮、或全向轮。

[0048] 在优选实施例中，该机载运动跟踪系统是常规的计算机鼠标，被安装在该主体内并被配置用于获得表示该鼠标相对于该支撑表面的运动和/或位置的数据，并将该数据传输至该计算机系统。该数据可通过红外来无线地传输、或直接通过线缆如通用串行总线传输。

[0049] 在替代实施例中，该机载运动跟踪系统是光学传感器，该光学传感器被安排成捕获该手臂锻炼装置在其上移动的支撑表面或该支撑表面的一部分的多个连续数字图像，并且生成表示该手臂锻炼装置的运动和/或位置的图像数据。在该手臂锻炼装置上、或集成到该计算机系统中的图像处理系统接收并处理该图像数据，以生成由该计算机系统处理器处理的运动和/或位置数据。

[0050] 优选地，该次要手部支撑柄部包括至少一个可操作的开关。优选地，该一个或多个开关通过多个钩环紧固件可移动地安装至该次要支撑柄部。

[0051] 优选地，该手臂锻炼装置进一步包括关联紧固系统，该关联紧固系统可操作来将该用户的前臂和/或手部固定至该主体上或该主体内。优选地，该主体的前臂支撑部分形成基本上U形的通道，在使用该系统期间，用户的前臂被接收并保持在该通道内。

[0052] 优选地，该主要手部支撑结构是基本上半球形抓持表面，当在该表面上移动该主体时，该用户可将他们的手部搁置在这个抓持表面上。更优选地，该主要手部支撑结构是可拆卸地安装至该主体的手部支撑部分上的。

[0053] 优选地，该应用程序是呈现在该计算机系统的显示器屏上的游戏，并且该计算机系统被安排成使得该手臂锻炼装置通过该用户在该表面上进行的移动引起游戏光标在该游戏屏幕上的相应移动，以便使该用户能够与该游戏进行交互。该一个或多个开关的激活还引起与该游戏的进一步交互。

[0054] 除非上下文另外地说明，否则如在本说明书和权利要求书中使用的短语“交互式计算机系统”旨在表示具有应用程序或软件可在其上运行的处 理器的任何硬件平台或系统，包括但不限于：定制的计算机系统、游戏控制台、游戏机、智能电视机、或替代地标准个人计算机(无论是台式计算机、膝上型计算机、笔记本计算机，抑或是手持计算机或便携通信装置如便携数字助理(PDA)、“智能”电话等)。

[0055] 如在本说明书和权利要求书中使用的术语“包括”是指“包含至少部分”。当解释本说明书和权利要求书中包括术语“包括”的每一陈述时，也可呈现不同于以该术语开始的那个或那些特征的特征。相关术语如“包括”和“包含”将以同样方式解释。

[0056] 如在此所使用，名词后的“(类)”是指该名词的复数和/或单数形式。

[0057] 本发明是在于前述内容并且还设想了多种构造，而下文仅给出其中一些实例。

附图说明

[0058] 仅通过举例的方式并且参照这些附图来说明本发明的优选实施例，其中：

[0059] 图1是示出根据本发明的优选实施例的手臂康复系统的主要部件的框图；

[0060] 图2是本发明的第一优选形式手臂锻炼装置的图；

[0061] 图3是图1的手臂锻炼装置的分解图；

[0062] 图4示出图1的手臂锻炼装置的底视图；

[0063] 图5示出使用中的图1的手臂锻炼装置；

[0064] 图6示出图1的手臂锻炼装置的替代形式，其中主体的手部支撑部分和前臂支撑部分可释放地联接；并且

[0065] 图7示出根据本发明的实施例的锻炼系统的各模块之间的操作和交互的框图。

具体实施方式

[0066] 手臂康复系统概述

[0067] 参照图1，本发明总体上涉及手臂锻炼系统10，该手臂锻炼系统包括可移动的手臂锻炼装置14，该手臂锻炼装置用于在支撑表面上克服重力而支撑用户12的前臂和手部，使得能够通过与在交互式计算机系统18上运行的游戏或应用程序或其它软件的交互来进行康复锻炼。手臂锻炼装置14可呈手臂支撑托盘形式，它提供了用于可移动地接合支撑表面的机构以使得用户12在其手臂支撑在托盘中或上时能够在支撑表面上方移动他们的患臂。支撑表面可为平坦表面,如桌面，或替代地可为波形表面。另外，支撑表面可以是相对于地面基本上水平的，或替代地，相对于用户上倾或下倾成期望角度。在一种优选形式中，手臂支撑装置14包括被配置成可滑动地接合支撑表面并在其上移动的底表面。

[0068] 在一种优选形式中，该手臂支撑装置包括可定位成要求移动用户的腕部或单个手指头来操作的一个或多个机械操作开关、手点击器、或其他可操作拨号盘、按钮或旋钮(为了方便，以下称为开关，但并不意图将其他类似电子输入端排除在本发明的范围外)。以此方式，临床医师可能使得在开关操作期间用户的将要锻炼的主要患臂能够进行腕部或手指头移动。该一个或多个开关的位置优选地是可调节的，从而允许用户进行更大范围的移动来激活该一个或多个开关。对一个或多个开关的位置的调节允许正进行监督的临床医师例如强制用户进行锻炼，该锻炼沿特定方向扩展用户当前的能力而生成对康复有用的运动范围。次要支撑柄部还优选地提供在托盘上以供用户另一只手抓持，同时他们的主要患臂被支撑在托盘中，以便促进左右对称(bilateral)训练。左右对称训练是有益的，因为它们激活了两个脑半球。一个或多个开关也可提供在次要支撑柄部上，以便扩展另一只手的可能移动的范围，从而增强该系统的左右对称移动能力。

[0069] 为了使得用户12能够通过手臂锻炼装置14的移动与计算机系统18进行交互，提供运动跟踪系统16，该运动跟踪系统跟踪装置14的移动并且生成表示装置14相对于支撑表面的位置和/或移动的位置和/或移动数据。运动跟踪系统16可以是完全独立且在托盘14外部的、与该托盘完全集成在一起的，或具有装在该托盘上的一些部件以及作为计算机系统18 的一部分或独立于该计算机系统的远离托盘定位的其他部件。在优选实施例中，运动跟踪系统16是安装在支撑托盘外壳内的常规的无线计算机鼠标系统。

[0070] 交互式计算机系统18可为定制的计算机系统、游戏控制台、游戏机、智能电视机、或替代地标准个人计算机(无论是台式计算机、膝上型计算机、笔记本计算机，抑或是手持计算机或便携通信装置如便携数字助理(PDA)或“智能”电话)、或可运行应用程序或软件的处理器的任何其他硬件平台或系统。在优选形式中，交互式计算机系统18包括处理器20、存储器22以及呈现或显示应用程序或游戏的输出屏幕或可视显示器屏24，如CRT监视器、等离子屏幕、LCD屏幕、或任何其他合适电子显示装置。也可提供用户接口26，如常规的键盘、鼠标、触控板、触摸屏、或其他用户输入控制装置，以便允许用户和/或他们的临床医师来根据要求启动或配置应用程序或游戏。

[0071] 虽然并非是必须的，但该交互式计算机系统18也可包括存储和运行应用程序或交互式游戏的应用/游戏引擎28。举例来说，应用程序可为任何个人计算机应用程序或游戏、或替代地定制康复训练游戏(包括沉浸式或非沉浸式增强和虚拟现实游戏)。在操作中，用户12使用他们的手臂来使得托盘14围绕支撑表面移动，并且这种移动使得他们能够与呈现在虚拟显示器24上的应用程序或游戏程序进行交互(这就像在鼠标垫上移动鼠标那样)。例如，在一些形式中，托盘14在支撑表面上的移动可引起光标或指针在虚拟显示器屏24上的对应移动。在其他形式如增强现实或虚拟现实游戏中，用户的手部或用户手部的图形表示可显示在屏幕24上并且在屏幕上移动，以便根据托盘在支撑表面上的移动来与增强现实或虚拟现实环境进行交互。举例来说，基于增强现实的系统可采用机器视觉运动跟踪系统，该机器视觉运动跟踪系统利用用于在用户的手臂和托盘在支撑表面上移动时捕获手臂和托盘的移动图像的光学传感器(如网络摄像头或数字相机)，这些移动图像实时呈现在具有游戏或应用图形叠加的屏幕24上，用户可根据游戏或应用编程来与该游戏或应用图形叠加交互。另外的是通过腕部或手指头移动开关的操作来与应用程序进行交互的能力。

[0072] 在优选形式中，计算机系统18包括输入/输出接口30，该输入/输出接口被配置用于向该锻炼系统中的一个或多个外部装置传输数据或信息和从该锻炼系统中的该一个或多个外部装置接收数据或信息。例如，输入/输出接口30被安排成通过通信链路32来与运动跟踪系统16进行通信。例如，运动跟踪系统16可安排成将与托盘14的位置和/或移动有关的位置和/或移动数据发送至计算机系统18的输入/输出接口30，以供应用/游戏引擎28进行处理。可替代地，运动跟踪系统16的一部分(如网络摄像头或数字相机)可安排成通过通信链路32将图像数据发送至计算机系统18，并且图像处理算法可实施在该计算机系统上以便从这些图像生成位置和/或移动数据而供应用/游戏引擎28进行处理。应当理解，通信链路32可为通过线缆硬连线的，或可利用无线通信协议或链路如蓝牙或红外。

[0073] 为了清楚，手臂锻炼系统10的各种部件和模块(如计算机系统18、运动跟踪系统16和手臂支撑装置14)被示出为单独且不同的部件，但应了解，这些部件可以不同方式组合和/或它们的功能性可以分布在这些模块之间，并且不同的硬件配置和平台可根据需要来利用。例如，根据设计要求，运动跟踪系统16可以是完全或部分地与计算机系统18或手臂锻炼装置14集成在一起的。

[0074] 手臂锻炼装置

[0075] 手臂支撑和紧固系统

[0076] 参照图2-5，示出第一优选形式的手臂锻炼装置100，其包括用于支撑用户的上肢的部分的托盘104或呈这种托盘形式。托盘104、以及如以下将描述的所有相关联的部件是由任何合适材料制成，如塑料、铝或木头、或它们的任何组合。在这种优选形式中，托盘104被安排成支撑用户的前臂和手部。托盘104的主外壳或主体是细长的，并且包括前臂支撑部分104a和手部支撑部分104b，该前臂支撑部分和该手部支撑部分是一体形成在一起的。呈钩环紧固件形式的紧固系统提供在前臂支撑部分中，用于将用户的前臂固定至锻炼装置100上(如图5中所示)。具体地说，一对钩环紧固件绑带107a/b提供用于将用户的手臂/腕部紧固至托盘104上， 但替代地，这些可以是可围绕用户的手臂/腕部紧固以将手臂/腕部固定在托盘104上的扣式绑带或某个其他紧固系统。钩环紧固件绑带107a提供用于将用户的前臂固定到前臂支撑部分104a上，并且钩环紧固件绑带107b提供用于将用户的腕部固定到手部支撑部分104b上。在一些实施例中，托盘104可进一步包括多个侧壁，这些侧壁从前臂支撑部分104a的基部表面向上延伸，从而沿其长度形成用于接收和支撑用户的前臂的基本上U形或波形的通道。手臂衬垫108提供在托盘104的表面上，以使用户手臂舒适地支撑在其上。举例来说，衬垫108可由任何合适软性或可变形材料形成，如泡沫、橡胶等。

[0077] 手部支撑结构

[0078] 托盘104的手部支撑部分104b包括手部支撑结构110，该手部支撑结构固定地保持在手部支撑部分104b的凹部或孔隙109中，如图3中所示。在优选实施例中，手部支撑结构110呈基本上半球形抓持表面110的形式，其在组装期间摩擦地且可拆卸地保持在抓持孔隙
109中。抓持表面110被成形成当在使用中用户的手部在表面110上放松时适应于他们的手掌和手指。表面110优选地是不对称的，并且不是完美的半球形，从而允许适当应残疾用户的手部的自然放松状态。此外，抓持件110可旋转地保持在抓持孔隙109内，从而使得装置
100能够进行旋转调节，以适应例如左手或右手使用模式。应当了解，如果并不是一体形成的，那么抓持件110可通过本领域中已知的任何替代方式(例如像通过在每个部分上适当形成的互补结构之间的卡扣配合接合)固定地或可旋转地安装在手部支撑部分104b上。在替代实施例中，附接/安装装置109是配置成接合手部支撑结构110的互补的底表面的钩环紧固件109。这种接合系统还提供在手部支撑结构110与手部支撑部分104b之间的可释放的联接，从而使得能够对节手部支撑结构110的旋转位置进行调节和/或使得手部支撑结构110能够与手部支撑部分104b脱离。

[0079] 安装孔隙

[0080] 托盘104的手部支撑部分104b进一步包括用于接收和保持手臂支撑装置100的一个或多个部件的一个或多个安装孔隙111。在优选实施例中，提供围绕手部支撑部分104b的外围而间分离隔开的五个孔隙111a-e。如在以下更详细地解释，每个孔隙111a-e可定位成在与手臂支撑装置的另外部件结合使用时促进某些手部、腕部或手指移动。这些部件可包括能够由用户的手部或手指操作来帮助他们与游戏交互的一个或多个其他手点击器、开关、或其他可操作号盘、按钮或旋钮。例如，这些开关可起到类似于鼠标左按钮或右按钮的功能。开关优选地是可调节地安装在手部、腕部和手指区域周围的位置中，并且这些开关可结合到交互式游戏中，这样使得游戏玩打要求开关的操作来帮助手部、腕部或一根或多根手指康复。开关的定位和位置可调节性是重要的，因为这允许了临床医师定制开关位置以便以促进锻炼受损关节的方式要求患者来移动他们的腕部、手部和/或手指。还可提供挤压球型开关，使得用户能够通过抓持运动来抓握和操作开关。开关与手部或手指或手部的部分的接近度可根据患者的能力进行调节。另外，从锻炼角度看，可将阻力或弹力添加至这些开关以增加致动开关的难度。

[0081] 开关支撑吊杆组件

[0082] 在优选实施例中，锻炼装置100包括开关支撑吊杆组件120，该开关支撑吊杆组件被配置用于安装在支撑托盘104的安装孔隙111a-e中的任一个内。吊杆组件120包括吊杆121，该吊杆能可拆卸地安装在安装孔隙111a-e中的任一个内。这使吊杆121能够在不同孔隙111a-e之间移动。吊杆121包括一对可枢转地联接的臂部122和123。臂部122的一端122a形成为可拆卸地接合安装孔隙111，并且相对端122b形成为可枢转地联接至第二臂部123上的对应结构。优选地提供了锁定机构，如螺旋旋钮126，用以使得能够在适当调节后并且在使用前将这两个臂部122/123相对于彼此锁定在期望枢转位置。臂部122的安装孔隙接合也提供有锁定机构(如四分之一圈凸轮锁定夹具)，该锁定机构可由用户操作来在安装孔隙内的旋转调节之后将臂部锁定到期望位置中。

[0083] 吊杆组件120包括和/或被配置成包括一个或多个机械操作的电子输入装置，如开关、手点击器、或其他可操作拨号盘、按钮或旋钮。在优选实施例中，开关125可拆卸地联接至吊杆121上，以便提供用于在装置100的操作期间进行用户输入的装置。具体地说，联接系统124提供在吊杆121的一个或两个臂部122/123上，以将开关125可拆卸地联接至臂部122/123中的一个上的期望位置。在优选实施例中，钩环式紧固系统(如维可牢(Velcro))提供在两个臂部122/123上和开关125上，以将开关125可拆卸地安装在吊杆121上的任何期望位置。

[0084] 如上所述，开关支撑吊杆组件120的位置和取向可调节成(通过臂部122在安装孔隙内的旋转位置、和臂部122与123之间的枢转角度)使得开关相对于用户的手部的位置可调节。这使临床医师能够根据特定患者的康复要求来调节开关125的位置。例如，正从中风中恢复的患者通常经受在手部中和周围的肌肉收缩，这就是临床医师通常希望进行伸展模式锻炼的原因。可对吊杆组件120进行相应调节，使得能够在伸展方向上锻炼腕部、手部和/或手指。在优选实施例中，吊杆组件120允许开关125大体上定位在用户的手背180上方，如图5所示，这样使得腕部、手部和/或手指的锻炼是在伸展方向上。

[0085] 所述特定吊杆组件120使得能够通过以下方式调节开关125的位置和取向：

[0086] ·吊杆120的位置及因此开关125的定位可通过安装孔隙111a-e来调节至托盘104的主平面内的五个离散位置中的一个。在替代实施例中，该主平面内的离散定位的数量和位置可根据应用要求而不同。还设想的是可使用替代机构，其中吊杆121的位置可在托盘104的主平面或主平面的一部分上方以连续方式来调节。

[0087] ·开关125的位置可通过臂部122在对应安装孔隙内的旋转和/或通过臂部123相对于臂部122的旋转(后者仅在开关被联接至臂部123上时适用)来调节。吊杆121的两个臂部122/123之间的枢转联接使得能够围绕基本上平行于托盘104的主平面的单根轴线X来旋转调节这些相对位置(以及开关125，当联接至臂部123上时)。这个轴线X的方向是可通 过吊杆120在对应孔隙111内围绕基本上正交于托盘104的主平面的轴线Y的旋转来调节的。设想的是，其他已知机构也可用于吊杆臂部121/122(以及开关位置)围绕任何数目的轴线的旋转调节，如通过联接在臂部121与122之间的球形接头。

[0088] ·开关125沿臂部121/122的平移位置可通过紧固系统124来调节。应当了解，开关125的取向可通过在臂部121/122的其他外面上提供紧固系统来进一步调节。

[0089] 次要支撑柄部

[0090] 在优选实施例中，手臂锻炼装置100进一步包括允许托盘104的两手操作的手抓持件。这种手抓持件对于具有轻偏瘫的患者康复而言可能是期望的，轻偏瘫是一只手臂明显弱于另一只手臂的情况。如果临床医师决定患者应当使用较强手臂帮助较弱手臂，那么作为伸展型操纵杆的手抓持件将允许两手抓持装置。次要支撑柄部还促进了左右对称锻炼，针对在锻炼过程中促进两个脑半球的活动而言，这种左右对称锻炼已知是有益的。这允许了临床医师指定左右对称锻炼，如果他们认为这将对他们的特定患者有益的话。

[0091] 参照图3，次要支撑柄部130也由装置100提供，用于由用户的另一手臂抓持。柄部130也可以可拆卸地安装在手部支撑部分104b的孔隙111a-e中的一个内，这样使得当组装时，柄部130在手部支撑部分104b的外围处或附近从托盘104的表面横向地或向上延伸。柄部130的一端130a被形成为可拆卸地接收并保持在孔隙111a-e中的一个内。这可通过摩擦配合、卡扣配合、或任何其他合适接合进行。在替代实施例中，柄部130可固定地联接在托盘
104上、或可以其他方式与托盘104一体形成。在优选实施例中，次要支撑柄部130包括一个或多个机械操作的电子输入装置，如开关、手点击器、或其他可操作拨号盘、按钮或旋钮。在优选实施例中，开关135提供在该柄部的相对端130b处，以供用户的较强的第二只手/手指进行操作。开关优选地固定地安装在柄部130的一端130b处，但替代地，也可以可拆卸地安装为用于吊杆121上的开关125。

[0092] 移动机构

[0093] 参照图4，托盘104的下侧包括用于使得托盘104能够在支撑表面如桌子上方移动的机构。在优选实施例中，托盘104包括围绕托盘104的外围定位在其下侧104c的低摩擦性滑条材料140。应当了解，低摩擦材料140可为在单个条材中制成并围绕托盘104的整个外围或该外围的大部分定位的单个材料，或替代地，材料可由具有任何形状的任一种或多种材料制成并且位于托盘104的下侧的任何期望位置，使得实现用于托盘104预期支撑表面的合适滑动机构。

[0094] 在替代实施例中，托盘104的下侧包括安排成允许托盘104在支撑表面上方移动的一个或多个支撑轮。可将这些轮安排成允许托盘104在该表面上方在任何方向上移动。

[0095] 运动跟踪系统和其他电子部件

[0096] 手臂锻炼装置100包括用于获得关于手臂锻炼装置的使用信息并用于与交互式计算机系统交互/通信的一个或多个电子部件或系统。一个或多个用户输入端(如开关)和/或感测部件(如运动传感器)或系统提供在设备100的主体104内或上以用于获取关于该装置的使用信息。还可提供一个(或多个)处理器，如微处理器、微控制器或安排或配置用于接收使用信息并控制/执行各种接口和处理功能的其他可编程的硬件装置。手臂锻炼装置100还可包括输入/输出接口，该输入/输出接口会根据需要为该主处理器提供通到外部装置和系统的通信链路。例如，输入/输出接口可安排成通过通信链路来将使用信息从该锻炼装置传输至计算机系统，以供该计算机系统来进一步处理。在优选形式中，输入/输出接口呈无线传输模块的形式，如用于无线地传输和任选地接收信息的蓝牙模块，但替代地，也可根据需要使用用于传输和接收数据和信号的基于硬连线线缆的接口介质。手臂锻炼装置100优选地包括了用于为装置100的电路和部件供电的机载功率电路。

[0097] 在优选实施例中，使用信息是从运动跟踪系统150的一个或多个运动感测部件以及装在装置100上的一个或多个开关125/135获得。运动跟踪 系统150还可负责处理使用信息，并与该计算机系统接口介接以便传达所处理的数据，如上所述。该功率电路可包括机载电池电源或电池组，电池电源或电池组优选地是可充电的。

[0098] 在使用中，运动跟踪系统被安排成在用户移动托盘104时感测并跟踪该托盘在表面上的运动并将信息(连同其他使用信息)发送至计算机系统。运动跟踪系统可为有源或无源的，并可在托盘104外部、或与该托盘部分地集成在一起(但优选地与该托盘完全地集成在一起)。运动跟踪系统150优选地包括与装置相关联的用于获得关于装置100的移动的使用信息的一个或多个运动感测部件。在优选实施例中，整个运动跟踪系统150被安装到托盘104的底侧上，优选地安装在手部支撑部分的底侧处，如图4所示，但替代地，也可安装在托盘104上的任何其他期望位置。

[0099] 举例来说，优选实施例的运动跟踪系统150是常规的计算机鼠标，该常规的计算机鼠标可为光学鼠标或滚球型鼠标。这种运动跟踪能力使得装置100能够通过运动来与交互式计算机系统进行交互。手臂支撑装置100可以用作常规鼠标，其方法是使得装置100在支撑表面上移动来操纵在交互式计算机系统上运行的程序。

[0100] 在优选实施例中，运动跟踪系统150呈无线光学计算机鼠标系统的形式。这种系统通过以下方式进行操作：首先将光信号(如LED或激光)从光源引导到支撑表面上，并且随后在装置100移动时利用光学传感器如相机来连续拍摄支撑表面的图像。运动跟踪系统150内的信号处理系统处理这些图像，以便检测图案并相应地跟踪运动。运动跟踪系统150将会输出表示装置100的移动的数据，如位置、速度、方向和基于其他有用运动的数据。位置数据可以任何特定格式发送，但在一些形式中可以呈参照参考系或与支撑表面有关的2轴坐标系的X-Y坐标。

[0101] 托盘104的底侧是基本上中空的，并提供了其中安装有运动跟踪系统150的电路的空腔。计算机鼠标印刷电路板(PCB)可配合到托盘外壳104中，并任选地通过机载电源如可充电电池组供电。PCB可安装在安装平台上，并且可充电电池组可固定地接收并保持在电池室内，该电池室可从托盘外壳104的外壁来接取。

[0102] 除了分别提供在吊杆组件120和/或次要支撑柄部上的一个或多个电子输入端125/135之外，运动跟踪系统104还提供了用于使用户与计算机系统交互的接口。因此，电子输入端125/135可以模仿常规鼠标的左点击器和右点击器功能。输入端125/135通过无线连接或线缆连接来直接联接到该计算机系统上，或优选地通过运动感测系统150联接到该计算机系统上。在优选实施例中，并且如图3所示，每个开关125/135具有用于连接至运动跟踪板150以将相关联的致动信号传输至跟踪系统150的相关联的线缆125a/135a。线缆连接
125a/135a优选地是3.5mm的插头连接，但替代地，也可以是任何其他有线或无线的连接。运动跟踪系统150被配置成例如根据常规计算机系统的操作来将开关输入端125/135的致动信号传达至该计算机系统。

[0103] 通到计算机系统的无线传输优选地是通过将单独无线传输硬件部件如射频适配器或蓝牙适配器170连接至运动跟踪系统的PCB 150上实现。这可通过提供用于接收射频适配器170的USB端口来实现。

[0104] 交互式计算机系统

[0105] 参照图7，将描述采用优选实施例100的手臂锻炼装置的手臂锻炼系统200的实施例。举例来说，将会解释在操作手臂锻炼系统200时的数据流、信号和用户交互、以及(在一些情况下)用户的临床医师。患者或用户252使用他们的手臂来使手臂锻炼装置100在支撑表面(如桌面或桌子)上、在任何期望方向上移动，以便与呈现在形成交互式计算机系统的一部分的可视显示器屏256上的游戏进行交互。患者252与装置100的交互是由箭头253表示。

[0106] 在这个实例中，锻炼装置系统采用先前所说明的那种类型的常规基于光学激光的运动跟踪系统150。在装置100的操作期间从运动跟踪系统150获取的基于运动的数据用作用于运行显示在可视显示器屏256上的游戏的游戏引擎270的用户交互输入。游戏引擎利用基于运动的数据268来允许用户与游戏进行交互并且完成要求的任务或训练。在一些形式中，手臂锻炼装置100在支撑表面上的位置可对应于显示在可视显示器屏256上并用于与显示在该屏幕上的游戏环境交互的光标或其他图形。在游戏引擎270 接收实时运动/位置数据268时，它使用该数据来通过发送屏幕数据273而更新游戏屏幕环境272。例如，游戏引擎270被安排成解释位置数据268，以便例如通过更新游戏光标在显示器屏256上的位置来允许用户与游戏或程序交互，这样使得托盘104在支撑表面上的移动引起光标在屏幕256上的对应移动。游戏光标可以围绕显示器屏256以与托盘104在表面上的运动(如由运动数据268所表示)成比例的速度和距离移动。游戏光标可取决于游戏而呈任何形式，但也可例如为指针、十字准线、或用于乒乓球游戏的乒乓球拍。

[0107] 运动数据268还可以由游戏引擎270处理，以便在用户进行游戏时记录他们的训练或任务完成率，并将这种游戏数据276记录在数据日志278中。数据日志278可将游戏信息276存储在存储器中，并且还对这种数据进行处理且将得分信息279传输至游戏得分更新模块280，游戏得分更新模块被安排成在用户与游戏交互时为用户实时更新可视显示器屏256上的游戏得分。在游戏进行时，游戏得分或其他游戏信息或数据可向用户给出关于是否正取得任何进步的指示。用户在与计算机或视频游戏交互时可锻炼更久。当计算机或视频游戏得分基于用户自己的历史表现而提供时，用户可锻炼至更高身体水平。

[0108] 在使用中，当用户在训练上取得进展时，患者的理疗医师或临床医师258可根据患者的康复计划使用显示在可视显示器屏256上的游戏得分信息282来改变游戏设置。例如，临床医师258可手动地改变校准设置284(如由箭头285所表示)，以便校准针对用户的特定能力和训练进展的游戏设置。在一个实施例中，计算机程序或人工智能可以使用游戏得分信息以及患者与系统的交互记录来自动地改变游戏设置。如由286所表示，校准设置284被传输至游戏引擎270，游戏引擎重新配置游戏玩打设置。另外，临床医师258可向患者252发出关于他们应当如何与游戏交互的新的指令288。例如，当用户在受伤后不久首次开始使用手臂锻炼系统时，他们的手臂的运动范围可能相对较小。为了使得能够使用完整显示器屏256，可替代地将该系统安排成通过分析运动数据268来计算用户的手臂的运动范围而自动地校准。显示器屏256可校准成使得手臂运动对应于光标跨基 本整个显示器屏256移动。如果用户的运动范围增加或减少，该系统可相应重新校准该显示器。

[0109] 该计算机系统可安排成记录或存储代表性的位置数据268。相关联的时间戳可与该数据一起记录下来。该数据可存储在硬盘驱动器上的数据库中，或以任何其他合适方式存储。这种数据可在稍后时间进行分析，例如以便评定该用户在康复方面是否取得足够进展。分析的数据或结果可由临床医师258如理疗医师来用来评定康复进展。还可记录、分析、向医师258或其他临床医师报告或由他们使用游戏得分或其他游戏信息。以便评定康复进展。医师258或临床医师可远程或非远程地改变程序设置，以便根据用户要求更新康复状况。这可允许医师258或临床医师来调节或重写用户康复锻炼方案。

[0110] 托盘104充当用于与呈现在可视显示器256上的游戏或其他应用程序交互的输入装置。在优选形式中，游戏可以允许用户与程序如虚拟乒乓球游戏展开对抗。可替代地，游戏可以允许用户单独进行玩打，就像拼图游戏那样。优选地，程序还会鼓励用户移动托盘104以实现目标如赢得虚拟乒乓球游戏或完成拼图。这种鼓励意味着由患者执行的托盘移动是基于任务或目标导向的移动。也就是说，计算机提供了患者必须通过移动他们的手臂完成的任务。对于神经康复锻炼，基于任务或目标导向的移动是期望的。在用户与程序如游戏交互时，该程序可鼓励用户通过移动托盘104来锻炼他们的手臂。如果用户能够以这种方式与程序交互，那么他们可能更倾向于经常锻炼或锻炼更长的时间。对于神经康复锻炼，更大量的重复是期望的。用户在与程序交互时可变得在精神上更愿意参加他们的锻炼。与传统的重复移动型的锻炼相比，通过与程序交互实现的锻炼可能不太令人生厌。

[0111] 替代实施例和特征

[0112] 可释放地联接的手臂支撑件和手部支撑件

[0113] 参照图6，在替代实施例中，支撑托盘104的手臂支撑部分104a和手部支撑部分104b可释放地/单独地联接至彼此，以使托盘104能够分成 两个部分。以此方式，可对例如具有良好肩部移动的提前恢复的康复患者指定这种治疗：其中在不影响锻炼装置100的功能性的情况下，仅利用手部支撑部分104b来促进肘部抬高。因此，优选的是，本发明的运动感测系统150提供在托盘104的手部支撑部分104b处，因为这将会是装置100的更主动的部分。互补结构161和162优选地形成在托盘104的两个部分104a和104b的相对端，以提供用于将部分104a/b联接和分开的卡扣配合接合机构。应当了解，凸接头161和凹接头162分别可倒过来，如图6所示那样。此外，在不脱离本发明的精神的情况下，可以采用用于可分离地联接该托盘的两个部分的其他已知机构或可释放的联接系统。

[0114] 具有轮的手臂支撑台车

[0115] 如在以上简要描述，在替代实施例中，装置主体104的底侧可包括被安排成允许主体104在支撑表面上移动的一个或多个支撑轮。这些轮可安排成允许该主体在表面上的任何方向上移动。例如，这些轮为主体提供在该表面上的两种自由度的移动，包括侧到侧的移动、来回移动、以及相对于用户的侧到侧的移动和来回移动的任何组合。例如，主体可呈包括呈脚轮形式的两个轮的台车形式，脚轮中的一个安装在台车的下方、位于台车的前端处或朝向该前端，并且另一脚轮安装在该台车的后端处或朝向该后端。每个脚轮包括安装至具有延伸穿过轮块的旋转轴线的可旋转轴的轮。轮块通过安装板来可旋转地安装在台车的基部下方。轮块可被安装用于围绕基本上垂直于台车的基部延伸的轴来360°旋转。这些轮可替代地是全向轮(omni-wheel)、球形轮、滚球、球轮或允许该台车在支撑表面上移动的任何其他合适类型的轮或滚筒。一个或多个轮可安装在前端与后端之间、介于前轮和后轮的中间。安装在外壳下方的那些类型的轮可以是相同的，或可以是混合形式。这些轮可以由任何合适材料如塑料或金属制成。

[0116] 供电版本的手臂锻炼装置可包括装在台车上的致动器系统的、与这些支撑轮中的一个或多个相关联的一个或多个电子控制的制动和/或驱动致动器。该计算机系统可安排成与装在该台车上的致动系统的一个或多个致动器进行通信并控制该一个或多个致动器，以便电子地控制与这些支撑轮中的一个或多个相关联的制动和/或驱动致动器。该计算机系统可以通过无 线或硬连线通信链路来与一个或多个致动器进行通信，并且可发送致动器控制信号来控制一个或多个致动器，以对台车的轮施加制动或驱动。还可控制一个或多个致动器以与这些轮脱离来允许这些轮的自由移动。可根据代表性的位置和/或移动数据来控制一个或多个致动器。如果用户使该台车以特定速度或高于该特定速度的速度移动，那么可控制一个或多个致动器来施加一定水平的制动而阻止这些轮的移动。这种额外阻力可例如通过帮助建立肌肉张力来帮助用户康复。如果用户使该台车以特定速度或低于该特定速度的速度移动，那么可控制一个或多个致动器来驱动这些轮的移动。这可例如通过训练手臂的移动并扩展手臂移动的极限来帮助用户康复。可控制一个或多个致动器以任何合适方式为这些轮添加阻力或驱动力。可控制这些致动器来玩打游戏或帮助玩打游戏。程序可以查明应当做出什么移动来完成游戏的步骤，例如移动在正在接近的虚拟乒乓球前方的球拍，或将一块拼图从一个位置移动到另一位置。该计算机系统可以感测用户是否已经尝试做出所要求的移动。该计算机系统可以感测用户是否正致力于做出所要求的移动。如果用户正致力于做出所要求的移动，那么可控制这些致动器驱动这些轮来帮助用户做出所要求的移动。如果计算机系统感测到用户能够持续且容易地做出所要求的移动，那么可控制这些致动器阻止这些轮的移动。

[0117] 响应于从计算机系统接收的致动器控制信号，手臂锻炼装置上的主控制器可以生成制动和/或电机致动器控制信号以用于操作制动控制电路和辅助电机控制电路。例如，主控制器可将制动控制信号发送至该制动控制电路，以便控制与手臂锻炼装置的一个或多个轮相关联的一个或多个电磁制动器，从而对一个或多个支撑轮的旋转施加期望水平或程度的制动阻力。同样，主控制器可配置成生成多个电机控制信号，这些电机控制信号操作辅助电机控制电路来驱动联接至这些轮中的一个或多个上的电磁电机中的一个或多个，以使它们以期望的速度旋转，从而帮助手臂锻炼装置在支撑表面上移动。

[0118] 替代运动跟踪系统

[0119] 光学运动跟踪系统可以包括跟踪标记(如跟踪图案、跟踪标签)、或通电光源或辐射源(如红外LED)。标记提供或安装在该装置的可视位置，如在覆盖手部平台和用户的手指的全部或一部分的前盖上。随后，可以使用外部光学传感器如网络摄像头或数字相机来捕获在支撑表面上移动的台车的多个连续图像。对这些图像的图像处理可由运动跟踪系统执行，以便感测这些图像内的跟踪标记并且生成表示该装置在支撑表面上的移动的位置数据。应当了解，运动跟踪系统可处理该位置数据以生成与台车相关的其他有用运动信息如移动速度、移动方向、台车旋转、台车当前和过去的位置、以及任何其他有用的运动或移动信息。

[0120] 在其他形式中，支撑表面本身可以跟踪该锻炼装置的移动。例如，表面可为台式PC装置，并且该装置可包括在其底侧上的磁体、触笔、或其他跟踪装置，这样使得台式PC装置能够跟踪该锻炼装置的移动。可替代地，可在该支撑表面上提供网格图案。在这种运动跟踪系统形式中，该锻炼装置可包括在其底侧上的光学传感器，该光学传感器能够检测该网格图案并查明该装置在表面上的位置。

[0121] 在该系统的替代形式中，也可使用其他机载运动跟踪系统。此类运动跟踪系统可采用惯性传感器、如加速度计。可替代地，可使用外部系统来跟踪该锻炼装置在表面上的运动，如基于信标的RF跟踪或超声波发射器技术。

[0122] 仅已通过举例方式描述用于手臂锻炼系统10的手臂锻炼装置100的各种配置和部件。应当了解，所描述的各种配置和功能性可以根据锻炼系统的训练要求而根据需要来在不同形式之间进行组合、交换、或互换。

[0123] 本发明的以上描述包括本发明的优选形式。可以在不偏离如由所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下对本发明做出修改。