實現恒力減重、移動平臺的跟隨以及跑步機速度和患者訓練速度的匹配。
[0045]本發明用于下肢患者康復訓練的減重系統的工作原理及操作流程是:
[0046]首先將系統初始化，將減重馬甲16和扶桿23調整至患者適合的位置，在開始訓練前，治療師幫助患者穿戴減重馬甲16，患者手握扶桿23。
[0047]治療師根據患者的需要設定適合患者的減重值G和訓練速度，該減重值作為控制系統控制纜繩張力的標準值，訓練速度值則是跑步機的初始速度，實際訓練過程中跑步機速度會隨著患者實際訓練速度及時調整。
[0048]繩張力控制恒減重機構15是利用上述恒力控制函數輸出函數值用以控制減重電機1501，減重電機1501通過減重電機聯軸器1502驅動錐齒1503轉動，從而帶動繞線輪1504轉動，最終實現收、放減重繩1506的動作，通過控制減重繩1506的張力來達到恒力減重的目的。
[0049]繩驅跟隨機構14是利用上述移動平臺速度控制函數輸出函數值用以控制移動電機1401，移動電機1401通過移動電機聯軸器1402驅動繞線輪1403轉動實現牽引繩索1407不同方向的收、放，牽引繩索1407通過相應的滑輪1404和吊環1405固定在移動平臺11上，通過牽引繩索1407的收、放實現移動平臺11的移動。跑步機訓練平臺裝置3是利用上述訓練平臺控制函數輸出值用以控制驅動電機對訓練平臺的跑步機速度控制，實現跑步機速度與訓練速度的匹配。跑步機訓練平臺裝置3和跟隨減重平臺裝置I的有機結合，最終實現跟隨減重控制。
[0050]本發明中所提到的“前”、“后”、“左”、“右”為一個相對概念，定義扶桿23的把手方向(即扶桿伸出部分)為前，減重電機1501所在方向為左，移動電機1401所在方向為右。
[0051]本發明未述及之處適用于現有技術。
【主權項】
1.一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； 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； 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； 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； 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。2.根據權利要求1所述的用于下肢患者康復訓練的減重系統，其特征在于所述豎直支架的高度為訓練者身高的1.3-2倍。3.根據權利要求1所述的用于下肢患者康復訓練的減重系統，其特征在于所述繩張力傳感器采用S型張力傳感器。4.根據權利要求1所述的用于下肢患者康復訓練的減重系統，其特征在于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。5.根據權利要求1所述的用于下肢患者康復訓練的減重系統，其特征在于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4和N 2，系統會根據這兩個壓力值&和N 2計算出移動平臺的位置偏差△ X，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￥1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。
【專利摘要】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。
【IPC分類】A63B22/08, A63B24/00
【公開號】CN105169627
【申請號】
【發明人】陳貴亮, 劉更謙, 邊立偉, 馮小強
【申請人】河北工業大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月30日