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CN114648903A - 一种反馈迅速的护理实践教学演示系统 - Google Patents

一种反馈迅速的护理实践教学演示系统 Download PDF

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CN114648903A
CN114648903A CN202210274935.3A CN202210274935A CN114648903A CN 114648903 A CN114648903 A CN 114648903A CN 202210274935 A CN202210274935 A CN 202210274935A CN 114648903 A CN114648903 A CN 114648903A
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CN202210274935.3A
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崔元译
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Changde Vocational Technical College
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Changde Vocational Technical College
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    • GPHYSICS
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    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
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Abstract

本发明提供了一种反馈迅速的护理实践教学演示系统,该系统包括采集动作数据和施加触觉反馈的互动终端装置,将动作数据转化为压缩数据发送至计算机系统的数据处理装置,生成虚拟互动影像和虚拟感测数据的计算机系统,与所述计算机系统连接显示虚拟互动影像的头戴式显示设备和投影仪。本发明通过互动终端装置建立学员互动虚拟身体数字模型,与虚拟环境结合,并通过手套体控制学员感受的触摸感,将学员的动作数据与虚拟互动影像叠加,模拟患者感受,更加逼真展示学员实践操作过程的反馈信息,以便立刻调整护理方法,更好地学习临场应变能力,本发明有效的提高了本领域中的护理实践教学的反馈效果。

Description

一种反馈迅速的护理实践教学演示系统
技术领域
本发明涉及医疗技术领域,尤其涉及一种反馈迅速的护理实践教学演示系统。
背景技术
基础护理训练模拟模型是按照人体解剖的特点,根据基础护理操作要求设计的。基础护理训练模拟人共有五个部件,能按操作规程进行十八项基础护理操作。模型适用于各级护校或医院的基础护理技术操作示教和实习,形象逼真,切合实际,是提高护士技能训练的直观教学器材。
本实验团队长期针对护理实践教学和教学演示系统的相关技术进行大量相关记录资料的浏览和研究,同时依托相关资源,并进行大量相关实验,经过大量检索发现存在的现有技术如US14155185、US11952636、JP2011290462和CN110264817B,如现有技术的一种教学用婴幼儿护理培训模拟装置,所述护理培训模拟装置包括仿真婴幼儿人体模型和模拟装置,所述仿真婴幼儿人体模型具有仿真断脐、仿真口腔、仿真咽腔、仿真血管、仿真气管通路、仿真胃通路、仿真肠道通路和仿真静脉通路,所述模拟装置包括断脐消毒检测装置、口腔口水清理检测装置、咽腔刺激检测装置、给药装置、操作面板及控制中心。
为了解决本领域护理教学实践能力不足,学员在学习过程中无法将理论与实际联系起来,同时很多的在学习的过程中面对的是一个冷冰冰的模型,无法即时展示学员实践操作过程的反馈信息,导致学员在将来进入实际护理环境会产生恐惧的心理,同时影响学员对自己护理效果的评估。
发明内容
本发明的目的在于,针对目前现有技术所存在的不足,提出了一种反馈迅速的护理实践教学演示系统。
为了克服现有技术的不足,本发明采用如下技术方案:
一种反馈迅速的护理实践教学演示系统,所述护理实践教学演示系统包括,置于现实环境学员护理实践过程中,采集动作数据和施加触觉反馈的互动终端装置,与所述互动终端装置连接,并将动作数据转化为压缩数据发送至计算机系统的数据处理装置,创建虚拟世界,并将压缩数据叠加生成虚拟互动影像和虚拟感测数据的计算机系统,与所述计算机系统连接显示虚拟互动影像的头戴式显示设备,与所述计算机系统连接显示虚拟互动影像并用于教师指导观察的投影仪;
所述互动终端装置包括对学员进行全身扫描并产生身体模型数据的三维扫描仪,移动侦测学员身体动作变化的动作捕捉仪,检测学员手掌运动信息和反馈触觉的机械手套;
所述计算机系统包括根据三维扫描仪扫描的数据建立互动虚拟身体数字模型的虚拟学员数据库,储存医院场景的虚拟地图库,基于所述虚拟地图库建立对应护理任务的护理场景数据库,将互动虚拟身体数字模型与选取虚拟地图、选取护理场景数据进行叠加,生成互动虚拟图像和虚拟反馈感测数据的中央处理器。
所述机械手套包括可控制学员感受到的压力和温度的手套体,置于所述手套体背部进行供电的柔性电池,置于所述手套体内部收集学员手掌运动信息的感测装置,及与所述数据处理装置无线连接的第一蓝牙接收器。
所述手套体包括由氯丁橡胶织物材料组成内部可填充流体的水囊体,对所述水囊体进行水填充和水排放的水泵,置于所述水囊体与所述水泵之间的双向控制阀,置于所述双向控制阀与所述水泵之间对流入所述水囊体内水流进行温度控制的温度保持器,及置于所述水囊体上侧提供振动反馈的振动发生器;所述水泵、所述双向控制阀、所述温度保持器及所述振动发生器通过所述第一蓝牙接收器与所述数据处理装置连接,并基于接收的虚拟反馈感测数据进行调节。
所述感测装置包括置于所述水囊体上感测所述手套体内温度的热传感器和感测学员在虚拟互动影像中所实施力的压力传感器,及感测学员动作过程发生振动量的振动传感器。
所述头戴式显示设备包括对学员进行语音提示或出题的耳机,接收并显示所述计算机系统传送虚拟影像的移动影像投影装置;所述移动影像投影装置包括正对着学员瞳孔投影虚拟影像的显示器,置于所述显示器与学员瞳孔之间的分光装置与第一透镜,垂直于所述显示器投射在学员瞳孔直线上的光源,置于所述光源周围的图像传感器,置于所述分光装置与所述图像传感器之间的第二透镜,将所述显示器与所述图像传感器与所述中央处理器连接的第二蓝牙接收器。
所述护理实践教学演示系统的演示过程如下:
步骤S1:学员佩戴机械手套和头戴式显示设备,并确定所述第一蓝牙接收器、所述第二蓝牙接收器与所述计算机系统配对成功;
步骤S2:所述三维扫描仪对学员进行扫描并将身体模型数据经所述数据处理装置发送至所述中央处理器生成互动虚拟身体数字模型,并与选取虚拟地图、选取护理场景数据进行叠加生成互动虚拟图像和虚拟反馈感测数据;
步骤S3:所述互动虚拟图像投射至所述头戴式显示设备中的显示器可视化展示给学员,学员按耳机提示对所述机械手套和头戴式显示设备进行位置校正;
步骤S4:学员根据语音指示器的语音提示进行操作,所述手套体根据虚拟反馈感测数据对所述水泵、所述双向控制阀、所述温度保持器及所述振动发生器进行控制,令学员产生触摸感并仿佛身临其境;
步骤S5:所述感测装置采集学员的动作数据经所述数据处理装置发送至所述中央处理器叠加计算并叠加到选取虚拟地图、选取护理场景数据重建虚拟世界并更新虚拟互动影像,并发送至所述显示器和所述投影仪;
步骤S6:教师根据显示器内显示的虚拟影像对学员进行分析和总结,并给予指导。
本发明所取得的有益效果是:
1.通过互动终端装置建立学员互动虚拟身体数字模型,与虚拟环境结合,从而使学员在护理实践过程中能够快速得到反馈,提高学习效率。
2.通过手套体控制学员感受的触摸感,提高学员在学习过程中的体验感和真实感,以便在以后正式工作上岗后能够快速上手。
3.通过感测装置采集学员的动作数据与虚拟互动影像叠加,模拟患者感受,更加逼真展示学员实践操作过程的反馈信息,以便立刻调整护理方法,更好地学习临场应变能力。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制,而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中,相同的附图标记指定对应的部分。
图1为本发明的护理实践教学演示系统的模块化示意图。
图2为本发明的机械手套产生触感的模块化示意图。
图3为本发明的护理实践教学演示系统的演示示意图。
图4为本发明的机械手套的结构示意图。
图5为本发明的虚拟影像的实验示意图。
附图说明:1-手套体;2-感测装置;3-柔性电池;4-第一蓝牙接收器。
具体实施方式
为了使得本发明的目的.技术方案及优点更加清楚明白,以下结合其实施例,对本发明进行进一步详细说明;应当理解,此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言,在查阅以下详细描述之后,本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内,并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征,并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位.以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一:
本实施例构造了一种能自主检测患者呼吸状态并且切换患者呼吸模式的护理实践教学演示系统;
一种反馈迅速的护理实践教学演示系统,所述护理实践教学演示系统包括,置于现实环境学员护理实践过程中,采集动作数据和施加触觉反馈的互动终端装置,与所述互动终端装置连接,并将动作数据转化为压缩数据发送至计算机系统的数据处理装置,创建虚拟世界,并将压缩数据叠加生成虚拟互动影像和虚拟感测数据的计算机系统,与所述计算机系统连接显示虚拟互动影像的头戴式显示设备,与所述计算机系统连接显示虚拟互动影像并用于教师指导观察的投影仪;
所述互动终端装置包括对学员进行全身扫描并产生身体模型数据的三维扫描仪,移动侦测学员身体动作变化的动作捕捉仪,检测学员手掌运动信息和反馈触觉的机械手套;
所述计算机系统包括根据三维扫描仪扫描的数据建立互动虚拟身体数字模型的虚拟学员数据库,储存医院场景的虚拟地图库,基于所述虚拟地图库建立对应护理任务的护理场景数据库,将互动虚拟身体数字模型与选取虚拟地图、选取护理场景数据进行叠加,生成互动虚拟图像和虚拟反馈感测数据的中央处理器。
所述机械手套包括可控制学员感受到的压力和温度的手套体,置于所述手套体背部进行供电的柔性电池,置于所述手套体内部收集学员手掌运动信息的感测装置,及与所述数据处理装置无线连接的第一蓝牙接收器。
所述手套体包括由氯丁橡胶织物材料组成内部可填充流体的水囊体,对所述水囊体进行水填充和水排放的水泵,置于所述水囊体与所述水泵之间的双向控制阀,置于所述双向控制阀与所述水泵之间对流入所述水囊体内水流进行温度控制的温度保持器,及置于所述水囊体上侧提供振动反馈的振动发生器;所述水泵、所述双向控制阀、所述温度保持器及所述振动发生器通过所述第一蓝牙接收器与所述中央处理器连接,并基于接收的虚拟反馈感测数据进行调节。
所述感测装置包括置于所述水囊体上感测所述手套体内温度的热传感器和感测学员在虚拟互动影像中所实施力的压力传感器,及感测学员动作过程发生振动量的振动传感器。
所述头戴式显示设备包括对学员进行语音提示或出题的耳机,接收并显示所述计算机系统传送虚拟影像的移动影像投影装置;所述移动影像投影装置包括正对着学员瞳孔投影虚拟影像的显示器,置于所述显示器与学员瞳孔之间的分光装置与第一透镜,垂直于所述显示器投射在学员瞳孔直线上的光源,置于所述光源周围的图像传感器,置于所述分光装置与所述图像传感器之间的第二透镜,将所述显示器与所述图像传感器与所述数据处理装置连接的第二蓝牙接收器。
所述护理实践教学演示系统的演示过程如下:
步骤S1:学员佩戴机械手套和头戴式显示设备,并确定所述第一蓝牙接收器、所述第二蓝牙接收器与所述计算机系统配对成功;
步骤S2:所述三维扫描仪对学员进行扫描并将身体模型数据经所述数据处理装置发送至所述中央处理器生成互动虚拟身体数字模型,并与选取虚拟地图、选取护理场景数据进行叠加生成互动虚拟图像和虚拟反馈感测数据;
步骤S3:所述互动虚拟图像投射至所述头戴式显示设备中的显示器可视化展示给学员,学员按耳机提示对所述机械手套和头戴式显示设备进行位置校正;
步骤S4:学员根据语音指示器的语音提示进行操作,所述手套体根据虚拟反馈感测数据对所述水泵、所述双向控制阀、所述温度保持器及所述振动发生器进行控制,令学员产生触摸感并仿佛身临其境;
步骤S5:所述感测装置采集学员的动作数据经所述数据处理装置发送至所述中央处理器叠加计算并叠加到选取虚拟地图、选取护理场景数据重建虚拟世界并更新虚拟互动影像,并发送至所述显示器和所述投影仪;
步骤S6:教师根据显示器内显示的虚拟影像对学员进行分析和总结,并给予指导。
实施例二:
结合附图1-5,除了包含以上实施例的内容以外,还在于:
所述计算机系统包括根据三维扫描仪扫描的数据建立互动虚拟身体数字模型的虚拟学员数据库,储存医院场景的虚拟地图库,基于所述虚拟地图库建立对应护理任务的护理场景数据库,将互动虚拟身体数字模型与选取虚拟地图、选取护理场景数据进行叠加,生成互动虚拟图像和虚拟反馈感测数据的中央处理器,及手部触摸参数库。
所述机械手套包括可控制学员感受到的压力和温度的手套体,置于腕关节正下方对所述手套体进行供电的柔性电池,置于所述手套体内部收集学员手掌运动信息的感测装置,及与所述中央处理器无线连接的第一蓝牙接收器。
所述手套体包括由氯丁橡胶织物材料组成内部可填充流体的水囊体,对所述水囊体进行水填充和水排放的水泵,置于所述水囊体与所述水泵之间的双向控制阀,置于所述双向控制阀与所述水泵之间对流入所述水囊体内水流进行温度控制的温度保持器,及置于所述水囊体上侧提供振动反馈的振动发生器;所述水泵、所述双向控制阀、所述温度保持器及所述振动发生器通过所述第一蓝牙接收器与所述中央处理器连接,并基于接收的虚拟反馈感测数据进行调节。
所述感测装置包括置于所述水囊体上感测所述手套体内温度的热传感器和感测学员在虚拟互动影像中所实施力的压力传感器,及感测学员动作过程发生振动量的振动传感器。
所述柔性电池顶部置有充电窗口,当所述柔性电池靠近电力无线发射装置时,所述电力无线发射装置将聚焦的电力流分配至所述充电窗口,从而为所述柔性电池提供能量。所述柔性电池的能量为所述手套体和所述感测装置供电。
所述虚拟感测数据是由所述感测装置预先采集学员实物操作得来的,并指示所述水泵使所述水囊体内充满更多的液体,以使得学员感测压力发生变化。
所述机械手套产生触感的步骤如下:
步骤S11:将所述计算机系统设置为教师模式,教师将戴上机械手套的手进行实物护理操作,所述感测装置感测教师触摸温度T、触摸压力F和触摸振动值K;
步骤S12:所述感测装置内的感测数据发送至所述第一蓝牙接收器,并经所述数据处理装置发送至所述手部触摸参数库;
步骤S13:所述手部触摸参数库发送触摸压力F至所述中央处理器进行计算;
步骤S14:所述中央处理器根据触摸温度T、触摸压力F和触摸振动值K计算所述温度保持器内的温度值T0,所述水泵所需压力P,所述振动发生器所需振动量K0,计算公式如下;
所述水泵压力
Figure BDA0003555463310000071
其中S是预先测量好的受力面积,σ是可由本专业技术人员经过有限次测量得到的压力系数;
所述温度保持器内温度T0=μT,其中μ是可由本专业技术人员经过有限次测量得到的温度系数;
所述温度保持器触摸振动值K0=δK,其中δ是可由本专业技术人员经过有限次测量得到的振动系数;
步骤S15:将所述计算机系统设置为学员模式,学员将戴上机械手套的手进行虚拟护理操作;
步骤S16:所述中央处理器将所述虚拟地图库、护理场景数据库和手部触摸参数库联系,并经所述数据处理装置将水泵压力P发送至所述第一蓝牙接收器并传送至所述水泵、所述温度保持器和所述温度保持器进行调节;
步骤S17:用户做出预定的触摸动作,所述中央处理器经所述数据处理装置将所述温度保持器内的温度值T0,所述水泵所需压力P,所述振动发生器所需振动量K0发送至所述第一蓝牙接收器并传送至所述水泵、所述温度保持器和所述温度保持器进行调节;
实施例三:
结合附图1-5,除了包含以上实施例的内容以外,还在于:
所述头戴式显示设备包括对学员进行语音提示或出题的耳机,接收并显示所述计算机系统传送虚拟影像的移动影像投影装置;所述移动影像投影装置包括正对着学员瞳孔投影虚拟影像的显示器,置于所述显示器与学员瞳孔之间的分光装置与第一透镜,垂直于所述显示器投射在学员瞳孔直线上的光源,置于所述光源周围的第一图像传感器和第二图像传感器,置于所述分光装置与所述图像传感器之间的第二透镜,将所述显示器与所述图像传感器与所述中央处理器连接的第二蓝牙接收器。
所述头戴式显示设备还包括与所述第一图像传感器、所述第一图像传感器连接,进一步检测头戴式显示装置与使用者的眼睛之间是否发生错位或斜视的眼球追踪装置,当所述第一图像传感器与所述第二图像传感器获取的检测图像相似度出现阈值偏差,发送至所述耳机给予适当的警告,并提示学员调整所述头戴式显示设备至合适位置。
本发明通过互动终端装置建立学员互动虚拟身体数字模型,与虚拟环境结合,从而使学员在护理实践过程中能够快速得到反馈,提高了学习效率;并通过手套体控制学员感受的触摸感,提高学员在学习过程中的体验感和真实感,以便在以后正式工作上岗后能够快速上手;还通过感测装置采集学员的动作数据与虚拟互动影像叠加,模拟患者感受,更加逼真展示学员实践操作过程的反馈信息,以便立刻调整护理方法,更好地学习临场应变能力,本发明有效提高本邻域中的护理实践教学的反馈效果。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明,但是应当理解,在不脱离本发明的范围的情况下,可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法,系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略,替换或添加各种过程或组件。例如,在替代配置中,可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法,和/或可以添加,省略和/或组合各种部件。而且,关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合,如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外,随着技术发展其中的元素可以更新,即许多元素是示例,并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而,可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如,已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术而没有不必要的细节,以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置,并且不限制权利要求的范围,适用性或配置。相反,前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下,可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上,其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的,并且应当理解,以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后,技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种反馈迅速的护理实践教学演示系统,所述护理实践教学演示系统包括:置于现实环境学员护理实践过程中,采集动作数据和施加触觉反馈的互动终端装置;与所述互动终端装置连接,并将动作数据转化为压缩数据发送至计算机系统的数据处理装置;创建虚拟世界,并将压缩数据叠加生成虚拟互动影像和虚拟感测数据的计算机系统,与所述计算机系统连接显示虚拟互动影像的头戴式显示设备,与所述计算机系统连接显示虚拟互动影像并用于教师指导观察的投影仪;
所述互动终端装置包括对学员进行全身扫描并产生身体模型数据的三维扫描仪,移动侦测学员身体动作变化的动作捕捉仪,检测学员手掌运动信息和反馈触觉的机械手套;
所述计算机系统包括根据三维扫描仪扫描的数据建立互动虚拟身体数字模型的虚拟学员数据库,储存医院场景的虚拟地图库,基于所述虚拟地图库建立对应护理任务的护理场景数据库,将互动虚拟身体数字模型与选取虚拟地图、选取护理场景数据进行叠加,生成互动虚拟图像和虚拟反馈感测数据的中央处理器。
2.如权利要求1所述的护理实践教学演示系统,其特征在于,所述机械手套包括可控制学员感受到的压力和温度的手套体,置于所述手套体背部进行供电的柔性电池,置于所述手套体内部收集学员手掌运动信息的感测装置,及与所述数据处理装置无线连接的第一蓝牙接收器。
3.如权利要求2所述的护理实践教学演示系统,其特征在于,所述手套体包括由氯丁橡胶织物材料组成内部可填充流体的水囊体,对所述水囊体进行水填充和水排放的水泵,置于所述水囊体与所述水泵之间的双向控制阀,置于所述双向控制阀与所述水泵之间对流入所述水囊体内水流进行温度控制的温度保持器,及置于所述水囊体上侧提供振动反馈的振动发生器;所述水泵、所述双向控制阀、所述温度保持器及所述振动发生器通过所述第一蓝牙接收器与所述数据处理装置连接,并基于接收的虚拟反馈感测数据进行调节。
4.如权利要求3所述的护理实践教学演示系统,其特征在于,所述感测装置包括置于所述水囊体上感测所述手套体内温度的热传感器和感测学员在虚拟互动影像中所实施力的压力传感器,及感测学员动作过程发生振动量的振动传感器。
5.如权利要求4所述的护理实践教学演示系统,其特征在于,所述头戴式显示设备包括对学员进行语音提示或出题的耳机,接收并显示所述计算机系统传送虚拟影像的移动影像投影装置;所述移动影像投影装置包括正对着学员瞳孔投影虚拟影像的显示器,置于所述显示器与学员瞳孔之间的分光装置与第一透镜,垂直于所述显示器投射在学员瞳孔直线上的光源,置于所述光源周围的图像传感器,置于所述分光装置与所述图像传感器之间的第二透镜,将所述显示器与所述图像传感器与所述中央处理器连接的第二蓝牙接收器。
6.如权利要求5所述的护理实践教学演示系统,其特征在于,所述护理实践教学演示系统的演示过程如下:
步骤S1:学员佩戴机械手套和头戴式显示设备,并确定所述第一蓝牙接收器、所述第二蓝牙接收器与所述计算机系统配对成功;
步骤S2:所述三维扫描仪对学员进行扫描并将身体模型数据经所述数据处理装置发送至所述中央处理器生成互动虚拟身体数字模型,并与选取的虚拟地图、选取的护理场景数据进行叠加生成互动虚拟图像和虚拟反馈感测数据;
步骤S3:所述互动虚拟图像投射至所述头戴式显示设备中的显示器可视化展示给学员,学员按耳机提示对所述机械手套和头戴式显示设备进行位置校正;
步骤S4:学员根据语音指示器的语音提示进行操作,所述手套体根据虚拟反馈感测数据对所述水泵、所述双向控制阀、所述温度保持器及所述振动发生器进行控制,令学员产生触摸感并身临其境;
步骤S5:所述感测装置采集学员的动作数据经所述数据处理装置发送至所述中央处理器叠加计算,并叠加到选取虚拟地图、选取护理场景数据重建虚拟世界并更新虚拟互动影像,并发送至所述显示器和所述投影仪。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN118172990A (zh) * 2024-05-16 2024-06-11 成都卓马科技有限公司 一种基于虚拟侦察场景的智能可穿戴设备训练系统

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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WW01 Invention patent application withdrawn after publication
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