一種用于下肢患者康復訓練的減重系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫療康復器械領域，特別是涉及一種用于下肢患者康復訓練的減重系統。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展，人們的生活水平和物質條件的不斷地提高，人們開始越來越重視自身和家人的健康，由于外傷、意外傷害、腦卒中等原因造成的腿疾患者在治療的中后期需通過康復理療才能恢復功能。現在對于腿疾患者的康復訓練主要是有醫師和醫護人員充當“人體支架”來幫助患者訓練，這樣一來對醫師和醫護人員的體力是一個極大的考驗，由于人的體力和精力以及經濟等原因患者得不到充分的訓練，而且在這種訓練模式下患者得不到全方面的訓練，雖然對患者的康復起到了一定的正面作用，但是達不到理想的程度。這就需要一種康復訓練系統來代替醫師和醫護人員對患者進行訓練，減輕醫師和醫護人員的體力勞動，并使患者在較經濟的情況下得到充足又全方面的康復訓練。
[0003]由于患者下肢沒有支撐能力或者只有部分支撐能力但不足以支撐自身的全部重量，這就對康復減重系統提出了替患者減重的要求。減重步行訓練(Body Weight SupportTraining, BffST)是現在比較好的一種減重方式，它是利用懸吊方式，通過繩索連接患者穿戴的減重背心上對患者進行減重的。德國柏林弗朗霍費爾研究所(FRANHOFF INSTITUT)研制的繩驅動康復機器人STRING-MAN，患者站于訓練機構中上身穿著減重馬甲，馬甲上有若干跟繩索連接實現減重，繩索分布在馬甲的不同部位。瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH)與Balgrist醫學康復中心聯合研發了 L0K0MAT，L0K0MAT的早期產品是有一個配重塊，通過配重塊的重力來實現減重的，后期產品是減重系統是通過螺母絲杠帶動一組彈簧實現訓練中的減重。雖然，現有康復訓練減重系統可以在一定程度上為患者減重，但是，減重操作比較復雜，并只允許患者在固定的位置運動，因此限制了患者的運動空間，影響訓練效果。需要一種具有可設定恒力的減重系統和跟隨患者在較大空間范圍內進行訓練的減重系統。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種用于下肢患者康復訓練的減重系統。該減重系統將可跟隨患者運動的隨動減重系統與常用于下肢康復訓練的跑步機式訓練平臺相結合，實現了可設定減重值的恒力減重和對患者運動的跟隨功能，同時能允許患者具有更大幅度的運動自由，從而提高腿疾患者進行訓練的理療訓練效果。
[0005]本發明解決所述技術問題采用的技術方案是，提供一種用于下肢患者康復訓練的減重系統，包括系統支架裝置、跑步機訓練平臺裝置和控制裝置，系統支架裝置固定在跑步機訓練平臺裝置的兩側，系統支架裝置包括豎直支架、減重平臺支架、扶桿和調節支撐架，扶桿通過相應的調節支撐架安裝在相應的豎直支架的內側，豎直支架的上方連接有減重平臺支架，減重平臺支架為矩形；所述跑步機訓練平臺裝置包括訓練平臺和驅動電機，驅動電機通過控制裝置進行控制；其特征在于該系統還包括跟隨減重平臺裝置，所述跟隨減重平臺裝置固定在減重平臺支架上方；控制裝置用于控制跟隨減重平臺裝置和跑步機訓練平臺裝置的運動，控制裝置設有恒力減重控制程序以及跑步機訓練平臺裝置和跟隨減重平臺裝置的速度控制程序；
[0006]所述跟隨減重平臺裝置包括移動平臺、第一導軌、第二導軌、繩驅跟隨機構、繩張力控制恒減重機構、減重馬甲、支撐機構和導軌滑塊；
[0007]所述第一導軌沿扶桿長度方向固定在減重平臺支架上方，且第一導軌與減重平臺支架之間留有間隙；所述第二導軌平行于第一導軌固定在減重平臺支架的表面上，且第二導軌與第一導軌的上表面在同一水平面上；移動平臺通過導軌滑塊安裝在第一導軌和第二導軌上，且移動平臺可在第一導軌和第二導軌上沿扶桿長度方向前后移動；所述移動平臺中心設有通孔，所述支撐機構為兩個支撐板，兩個支撐板沿著扶桿長度方向相對安裝在移動平臺的通孔兩側；所述減重馬甲用于訓練者穿戴，所述繩張力控制恒減重機構位于支撐機構的右邊支撐板的左側，繩驅跟隨機構位于支撐機構的右側；
[0008]所述繩張力控制恒減重機構包括減重電機、減重電機聯軸器、兩個相互嚙合的錐齒輪、繞線輪、導引輪、減重繩、彈簧和繩張力傳感器；所述減重電機固定在移動平臺上表面邊緣上，減重電機的軸通過減重電機聯軸器和一個錐齒輪的軸連接在一起，另一個錐齒輪的軸與繞線輪的軸連接，兩個錐齒輪相互嚙合，且減重電機聯軸器和兩個相互嚙合的錐齒輪均位于支撐機構的左端；所述繞線輪和導引輪的軸的兩端分別固定在兩個支撐板上，繞線輪和導引輪均位于兩個支撐板之間，且導引輪位于移動平臺的通孔的上方；減重繩一端固定在繞線輪上，另一端經導引輪穿過移動平臺的通孔固定于減重馬甲的上端，與減重馬甲相連的減重繩上從上至下依次連接有彈簧和繩張力傳感器；
[0009]所述繩驅跟隨機構包括移動電機、移動電機聯軸器、牽引輪、滑輪、兩個吊環和兩個壓力傳感器、牽引繩索、壓板、導向板、導向套、角度傳感器、連接軸、軸承、角度傳感器聯軸器、固定板和墊板；所述移動電機固定在移動平臺上，且位于支撐機構的右端，移動電機通過移動電機聯軸器與牽引輪連接，移動電機的軸與減重電機的軸相互垂直；所述滑輪固定安裝在減重平臺支架的兩個短邊上，每個短邊上均安裝有兩個滑輪；兩個吊環沿扶桿長度方向分別對稱安裝在移動平臺上表面邊緣，且位于移動平臺的中線上；所述牽引繩索有兩段，每一段牽引繩索的一端固定在牽引輪上，另一端繞過一條短邊上的兩個滑輪固定在相應的吊環上，且從牽引輪引出至一個滑輪的牽引繩索部分與從另一個滑輪至相應吊環的牽引繩索部分相互平行；所述角度傳感器通過固定板固定在支撐機構的右邊支撐板外側上，且位于移動電機的后方；所述角度傳感器的軸通過角度傳感器聯軸器與連接軸連接，所述連接軸穿過右邊支撐板與導向板連接，并通過軸承固定連接軸；所述導向板中心設有開孔，導向板的兩端固定在兩個支撐板的內側，且位于導引輪的下方；導向板中心的開孔處連接有一個導向套，該導向套一直延伸至移動平臺的通孔且穿過移動平臺通孔；減重繩穿過該導向套與減重馬甲連接；每個壓力傳感器的一端通過墊板固定在第一導軌所在的減重平臺支架的邊上，該壓力傳感器的另一端通過壓板與第一導軌的一端連接，壓板與減重平臺支架不接觸。
[0010]上述用于下肢患者康復訓練的減重系統，所述豎直支架的高度為訓練者身高的
1.3-2 倍。
[0011]上述用于下肢患者康復訓練的減重系統，所述繩張力傳感器采用S型張力傳感器。
[0012]上述用于下肢患者康復訓練的減重系統，控制裝置中恒力減重控制程序的具體流程是:首先要啟動控制裝置，在控制裝置穩定后開始設定適合訓練的減重值，即減重值為G，這個設定的減重值會存儲在系統內作為標準值，繩張力傳感器會測出繩子的張力值，這個張力值與標準值比較，如果大于標準值，則控制減重電機放繩，以減小繩子張力；如果繩子張力值不大于標準值，則再次判斷繩子張力是否小于標準值，如果小于標準值則控制減重電機收繩，以增加繩子張力；如果繩子張力既不大于也不小標準值則減重電機不做任何處理；在上述三種情況判斷完并且減重電機也做了相應的動作以后，再進行判斷是否有結束指令，如果有結束指令，則訓練結束；如果沒有結束指令，則返回繩子張力和標準值比較階段，即最初判斷繩子張力值是否大于標準值G，并一直循環此過程。
[0013]上述用于下肢患者康復訓練的減重系統，控制裝置中跑步機訓練平臺裝置和跟隨減重平臺裝置的速度控制程序的具體流程是:首先要啟動控制裝置，在控制裝置穩定后，第一導軌兩端的壓力傳感器會測出兩個壓力值，分別為&和N 2，系統會根據這兩個壓力值N1和隊計算出移動平臺的位置偏差ΔΧ，然后判斷這個偏差是否超出允許值，如果超出了允許值，則調整訓練平臺的跑步機速度VP，來減小移動平臺的位置偏差；如果沒有超出偏差的允許值，則此時訓練平臺的跑步機速度Vp不需要調整，當訓練平臺的跑步機速度V卩是否調整并已作出相應動作之后，再判斷是否有結束指令，如果沒有結束指令，則返回至壓力傳感器檢測壓力值階段并一直循環這個過程，如果有結束指令，則訓練結束；同時，控制裝置穩定后，角度傳感器會檢測出減重繩與豎直方向的擺角Θ，控制裝置根據這個擺角計算出角度偏差A Θ，然后判斷這個偏差是否超出允許值，如果超出了允許值，則控制移動電機轉動，調整移動平臺速度Vt，用來減小角度偏差，如果沒有超出偏差的允許值，則此時移動平臺速度Vt不需要調整，當移動平臺速度V τ是否調整并已作出相應動作之后，再判斷是否有結束指令，如果沒有結束指令，則返回至角度傳感器檢測角度值階段并一直循環這個過程，如果有結束指令，則訓練結束。
[0014]與現有技術相比，本發明具有突出的實質性特點和顯著的進步:
[0015]本發明采用繩驅跟隨機構和繩張力控制恒減重機構，通過繩驅減重的方式使減重繩跟隨患者擺動，利用角度傳感器檢測減重繩和豎直方向的夾角，并把這個夾角作為控制函數的輸入實現減重平臺的移動，從而實現跟隨