08與第一導軌12的一端連接,壓板1408與減重平臺支架22不接觸。由于減重繩1506穿過導向套1410,所以減重繩1506的擺動會導致導向套1410擺動,而導向套1410與導向板1409固定在一起,帶動導向板轉動,從而帶動角度傳感器1411的軸轉動,實現導向板1409和角度傳感器1411的軸同步轉動,且提高了角度傳感器的檢測精度;動力部分,移動電機1401通過移動電機聯軸器1402把動力傳給牽引輪1403,由牽引輪1403的轉動帶動牽引繩索1407收縮和伸張來實現移動平臺11的移動。
[0034]本發明的進一步特征在于所述豎直支架21的高度為訓練者身高的1.3-2倍,既節省系統占用的空間,又能滿足患者在一個相對自由的空間內進行康復訓練的要求。
[0035]本發明的進一步特征在于所述繩張力傳感器1508采用S型張力傳感器。
[0036]圖8為本發明用于下肢患者康復訓練的減重系統的控制裝置中恒力減重控制程序,其具體流程是: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1508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1501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1501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1501不做任何處理;在上述三種情況判斷完并且減重電機1501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。訓練過程中實時監測繩子張力,直至訓練結束。
[0037]圖9是本發明用于下肢患者康復訓練的減重系統的控制裝置中跑步機訓練平臺裝置3和跟隨減重平臺裝置I的速度控制程序,其具體流程是:首先要啟動控制裝置,在控制裝置穩定后,第一導軌12兩端的壓力傳感器1406會測出兩個壓力值,分別SNjPN2,系統會根據這兩個壓力值&和化計算出移動平臺11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,即Vp= -f i ( Δ X),來減小移動平臺11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Vp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1406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1411會檢測出減重繩1506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△ 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1401轉動,調整移動平臺11速度VT,即Vt= -f 2 ( Δ Θ ),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1411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;所有的檢測都是實時的,并且是在整個訓練過程中,直至訓練結束,關閉系統。
[0038]本發明由減重電機1501控制減重繩1506的收、放可以控制減重繩的張力,從而實現張力控制。導向套1410可沿減重繩1506的引出方向隨著繩子擺動而改變角度,角度傳感器1411可檢測出導向套1410的角度值。角度傳感器1411通過固定板1415固定于支撐機構17的右邊支撐板外側上,角度傳感器1411的軸與連接軸1412采用角度傳感器聯軸器1414連接,連接軸1412穿過右邊支撐板與導向板1409的一端連接,連接軸1412與支撐機構的右邊支撐板之間通過軸承1413固定,從而減少了連接軸1412與支撐機構17之間的摩擦,同時還提高角度傳感器的靈敏度和使用壽命。
[0039]如圖2所示,第一導軌12和第二導軌13置于減重平臺支架22上,且沿著減重平臺支架的長邊方向平行布置,移動平臺11通過導軌滑塊18安裝在第一導軌12和第二導軌
13上,且移動平臺11能在第一導軌12和第二導軌13上前后移動。繩驅跟隨機構14包括移動電機1401、移動電機聯軸器1402、牽引輪1403、滑輪1404、兩個吊環1405和兩個壓力傳感器1406、牽引繩索1407、壓板1408、導向板1409、導向套1410、角度傳感器1411、連接軸1412、軸承1413、角度傳感器聯軸器1414、固定板1415和墊板1416。移動電機1401通過移動電機聯軸器1402控制牽引輪1403,牽引輪1403通過牽引繩索1407、滑輪1404及吊環1405牽引移動平臺11沿第一導軌12和第二導軌13移動。兩個壓力傳感器1406分別置于第一導軌12的兩端,每個壓力傳感器1406(參見圖4和圖5)的一端通過墊板1416固定在第一導軌12所在的減重平臺支架22的邊上,該壓力傳感器1406的另一端通過壓板1408與第一導軌12的一端連接,壓板1408與減重平臺支架22不接觸,通過兩個壓力傳感器可以檢測該第一導軌兩端的壓力值。本發明中壓力傳感器還可以安裝在第二導軌13的兩端,安裝方式與在第一導軌12上的安裝方式相同,本發明中所述的第一導軌12和第二導軌13中的第一和第二只是代表壓力傳感器是否安裝,第一導軌兩端上安裝壓力傳感器。由移動平臺11的跟隨控制和對跑步機訓練平臺裝置3的速度控制聯合實現對患者運動持續的跟隨減重和安全防護。
[0040]本發明中的控制裝置中恒力減重控制程序是指減重繩1506的恒張力控制,即在控制裝置中設計恒力控制函數用于控制驅動減重電機1501的速度和方向,通過繩張力傳感器1508檢測減重繩1506張力,并與設定的減重力值進行比較,得到的減重繩1506張力與設定值的差作為恒力控制函數的自變量。函數的輸出值用于控制減重電機1501通過傳動系統收、放減重繩1506以調整減重繩張力,使減重繩張力保持在允許的誤差范圍內。恒力控制函數可以導用比例函數、比例微分函數、模糊函數等常用控制函數,使減重電機1501轉向和轉速控制的趨勢為:當張力大于設定值時,減重電機1501轉向使減重繩放出,當張力小于設定值時,減重電機1501轉向使減重繩回收,且當差值幅值大時減重電機1501轉速偏大,差值幅度小時,減重電機1501轉速偏小,差值為零則轉速為零。
[0041]本發明中的控制裝置中跑步機訓練平臺裝置3和跟隨減重平臺裝置I的速度控制程序是指移動平臺11的速度控制和跑步機訓練平臺裝置3的速度控制,其中移動平臺11的速度控制是在控制裝置中設計移動平臺11速度控制函數,用于控制繩驅跟隨機構14移動電機1401的轉向和轉速。通過角度傳感器1411可檢測減重繩1506與豎直方向的角度值,以其作為移動平臺速度控制函數的自變量,得出的函數值用于控制繩驅跟隨機構的移動電機1401的轉速和轉向。移動電機1401通過牽引繩索1407、滑輪1404和吊環1405驅動移動平臺11在第一導軌12和第二導軌13上移動,移動方向使導向套1410與豎直方向的夾角減小,移動速度大小與夾角的幅值大小保持相同的趨勢,從而實現移動平臺11對訓練者的跟隨。
[0042]跑步機訓練平臺裝置3的速度控制是在控制裝置中設計訓練平臺速度控制函數,用于控制跑步機訓練平臺裝置的驅動電機的轉向和速度。通過與第一導軌12兩端相連的壓力傳感器1406,檢測第一導軌12兩端的壓力值,分別記為&和N 2o根據第一導軌12受力的杠桿原理可計算出減重施力點相對于第一導軌12的位置X。根據這個位置X和第一導軌12的長度可計算出減重繩1506施力點相對于第一導軌12中點的長度Δχ。Δχ即為訓練者相對于訓練運動空間中點的位置。以Ax為自變量,利用訓練平臺的跑步機速度控制函數得出函數值,用于控制跑步機訓練平臺裝置的驅動電機,使訓練平臺運動速度為使Ax減小的趨勢。速度大小趨勢保持與AX值幅值大小相一致。以此使訓練者在訓練中始終保持位于訓練運動空間的中間位置,且使訓練平臺的跑步機速度與訓練者運動速度相匹配,實現持續的訓練并使訓練者的安全得到保障。
[0043]為了使訓練過程中的運動平穩,本發明的控制裝置中的控制程序的所有函數自變量都設有一定范圍內的允許值。即在允許值范圍內認為函數沒有輸入值,系統不做調整動作,只有超出允許值時,函數才有輸入值,經過函數運算也就有了輸出值,系統根據函數的輸出值做出相應的調整動作。從而減小誤差,以實現恒力減重和跟隨減重平穩的目的。所述移動平臺速度控制函數和訓練平臺控制函數可采用比例函數、比例微分函數、模糊函數等常用控制函數。
[0044]本發明的三種傳感器的位置布置以及減重電機、移動電機隨移動平臺的移動是整個減重系統的結構特點。在此結構特點的基礎上,運用傳感器檢測的信號并配備相應的控制裝置,