用于腰部康复训练中的下肢自动调节平台及训练方法_4

文档序号:9425964阅读:来源:国知局
简化成如图11所示。这样保证了绳索带动站立平台400实现患者双腿相对于髋关节的运动。同时,由于膝关节具有气动人工肌肉提供驱动力,实现了辅助膝关节弯曲,既可保证双腿弯曲的精度,也能防止在训练中出现由于患者小腿相对膝关节向前绷直而给患者带来的不适和安全隐患。
[0102]在康复训练过程中,工控机控制电机旋转,使得绳索伸缩,从而带动站立平台400实现预设的空间位姿变化,同时,使用视觉传感器监测站立平台400的空间位姿并传送给工控机,若站立平台400实际的空间位姿与预设的空间位姿存在误差,工控机控制下肢自动调节平台单元300中的两个转动关节气动人工肌肉311进气阀门和放气阀门的开关,从而提供驱动力,控制小腿关节的转动,进而带动站立平台400运动,使得站立平台400达到预设的空间位姿,从而使得患者腿部达到预设的位置,更好的实现了患者腿部相对于髋关节的弯曲,保证了腰部康复训练的效果。
[0103]本发明的下肢自动调节平台通过传感器的使用不仅保证了康复训练的精度和安全,还实现了装置的自动化。其中,通过压力传感器801实时监测气动人工肌肉的压力,防止了气动人工肌肉由于压力变化导致输出力变化带来的安全隐患,保证了康复训练的安全。通过激光测距传感器802检测大小腿模块的高度,实现了高度的自动调节。通过编码器803检测小腿模块转动的角度,保证了康复训练的精度。
[0104]参见图16,采用本发明所述用于腰部康复训练的装置进行腰部康复训练的方法,按如下步骤进行:
步骤一:令工控机、电机单元500内的各电机上电,令压力传感器801、激光测距传感器802和编码器803反馈信号,令大腿气动人工肌肉316、小腿部气动人工肌肉310、转动关节气动人工肌肉311、小腿部弹簧307、转动关节弹簧312、大腿部弹簧317复位。
[0105]步骤二:向工控机上输入患者大小腿长度信息。向工控机上输入预设的空间位姿、以及允许的误差范围。所述预设的空间位姿为需要患者在腰部康复训练的装置上执行的康复动作信息姿。
[0106]步骤三:令患者站立在站立平台400上。由工控机根据步骤二输入的患者腿部信息,首先控制小腿气动人工肌肉310充气或放气,调整小腿模块的长度,由小腿模块内的激光测距传感器802实时检测小腿部弹簧307长度值,并将该数据传输给工控机进行计算和判断,直至转动关节306与患者膝关节齐平。
[0107]然后,由工控机控制大腿气动人工肌肉316充气或放气,调整大腿模块的长度,同时由大腿模块内的激光测距传感器802实时检测大腿部弹簧317长度,并将该数据传输给工控机进行计算和判断,使得髋关节弹性绑带301位于患者的髋关节部位。
[0108]步骤四:将大腿模块内的腿部弹性绑带303、小腿模块内的腿部弹性绑带303分别绑在患者的大腿、小腿上,将髋关节弹性绑带301绑在患者髋关节上,准备进行康复运动。
[0109]步骤五:由工控机控制电机单元500内的电机旋转,使得柔索600伸缩,实现站立平台400的运动。由工控机根据站立平台400的空间位姿,实时控制2个转动关节气动人工肌肉311进气阀门和出气阀门的开关、控制小腿关节的转动,进而带动站立平台400运动。,同时,工控机根据编码器803实时反馈的小腿模块的转动角度,对转动关节306的转动进行角度补偿,使得患者站立在站立平台400上的位姿符合步骤二输入的预设的空间位姿相一致。
[0110]步骤六:通过压力传感器801和视觉传感器分别实时监测大腿气动人工肌肉316的实时压力信息、小腿部气动人工肌肉310的实时压力信息、转动关节气动人工肌肉311的实时压力信息、和站立平台400的实时空间位姿信息,并通过数据采集卡将前述的实时压力信息和实时空间位姿信息传送给工控机,如果超出在步骤二设置的允许的误差范围,则立即停止康复训练,并报警提示进行设备检查,避免患者在进行康复训练时出现意外。
[0111]步骤七:康复训练完成,人工解除腿部弹性绑带303和髋关节弹性绑带301,令患者走下站立平台400。
[0112]步骤八:令下肢自动调节平台300复位,关闭电机单元400、气动人工肌肉和工控机电源。
【主权项】
1.用于腰部康复训练中的下肢自动调节平台,包括一个铝合金型材框架(100);所述铝合金型材框架(100)是由铝合金型材搭建的矩形框架体;铝合金型材框架(100)固定在地基上;其特征在于: 在铝合金型材框架(100)内还设有下肢自动调节平台单元(300)、站立平台(400)、电机单元(500)、柔索(600)、和滑轮单元(700); 在铝合金型材框架(100)的顶部设有4个滑轮单元(700);在每个滑轮单元(700)下方设有I个电机单元(500);每个电机单元(500)的卷筒轴均与一根柔索(600)相连;每根柔索(600 )均绕过滑轮单元(700 )后与站立平台(400 )相连;S卩通过滑轮单元(700 )实现柔索(600)的变向,通过电机单元(500)实现柔索(600)长度的变化,从而实现与之相连的站立平台(400)空间位姿的变化,进而调整患者腿部站立与活动时的姿态; 在站立平台(400)上设有下肢自动调节平台单元(300);所述下肢自动调节平台单元(300)与患者的腿部活动连接,约束、支撑、并调节患者的直立时的腿部姿态与腰部活动时的腿部姿态;即通过下肢自动调节平台单元(300)的支撑、约束与调节,使患者的腿部在下肢自动调节平台单元(300)的工作范围内做弯曲或伸直运动; 即通过站立平台(400)、下肢自动调节平台单元(300)的联合运动,共同调节站在站立平台(400)上的不同患者的腿部姿态、以及对患者腰部进行康复训练过程中的腿部姿态。2.根据权利要求1所述的用于腰部康复训练中的下肢自动调节平台,其特征在于:在下肢自动调节平台单元(300)上设有检测单元(800);通过检测单元(800)将下肢自动调节平台单元(300)的工作姿态反馈给工控机;由工控机计算得到患者的腿长及下肢自动调节平台单元(300)的空间角度; 工控机将人工输入的运动执行参数与计算获得的患者的腿长、下肢自动调节平台单元(300)的空间角度相结合,分别驱动下肢自动调节平台单元(300)、站立平台(400)、电机单元(500)运动。3.根据权利要求1所述的用于腰部康复训练中的下肢自动调节平台,其特征在于:在铝合金型材框架(100)内设有一组腰带单元(200);通过腰带单元(200)的约束与长度调整,使患者的腰部在腰带单元(200)的约束与长度调整下,辅助腰部做弯曲和直挺运动; 即通过站立平台(400)、下肢自动调节平台单元(300)、腰带单元(200)的联合运动,共同调节站在站立平台(400)上的患者的腰部挺直时的腿部姿态、以及腰部做弯曲活动时的腿部姿态。4.根据权利要求1、2或3所述的用于腰部康复训练中的下肢自动调节平台,其特征在于: 下肢自动调节平台单元(300)包括髋关节弹性绑带(301)、髋关节弹性绑带支架(319)、和2个辅助腿部运动的调节装置; 所述髋关节弹性绑带(301)为近似椭圆形的弹性材质的带子;在髋关节弹性绑带(301)长轴方向的两端分别连有I个髋关节弹性绑带支架(319);在每个髋关节弹性绑带支架(319)的底部均设有I对髋关节插板;所述髋关节插板插在相邻的辅助腿部运动的调节装置上;所述辅助腿部运动的调节装置为长条状,且均可弯曲、伸缩; 每个辅助腿部运动的调节装置的底部均分别与站立平台(400)的顶面相连接。5.根据权利要求4所述的用于腰部康复训练中的下肢自动调节平台,其特征在于: 每个辅助腿部运动的调节装置均由小腿模块和大腿模块两部分构成; 小腿模块的底端与站立平台(400)的顶面固定连接;小腿模块的长度能够伸缩调节;小腿模块的顶部与大腿模块底端活动连接;大腿模块的长度能够伸缩调节;大腿模块底端能够绕小腿模块的顶部旋转; 大腿模块的顶端与相邻的髋关节弹性绑带支架(319)活动连接; 即大腿模块相对站立平台(400)的高度是可调的;髋关节弹性绑带支架(319)相对站立平台(400)的高度是可调的; 大腿模块、以及经髋关节弹性绑带支架(319)与大腿模块相连的髋关节弹性绑带(301)能够绕小腿模块的顶部转动。6.根据权利要求5所述的用于腰部康复训练中的下肢自动调节平台,其特征在于: 大腿模块包括腿部弹性绑带支架(302)、腿部弹性绑带(303)、大腿支架(304)、轴承(305)、同步带轮(314)、转动轴(315)、大腿气动人工肌肉(316)、大腿部弹簧(317)、大腿部柔索(318); 大腿支架(304)呈U形,包括2个大腿段直板和I个大腿段底板;所述的2个大腿段直板均竖直方向放置,且相互平行;通过大腿段底板将2个大腿段直板的底部连接在一起; 在每个两块大腿段直板的顶面均开有I个大腿段插槽孔;所述大腿段插槽孔与髋关节插板的外形相对应;即髋关节插板插在相邻的大腿段插槽孔中; 在大腿段底板上方、2个大腿段直板之间设有I个大腿段横板;在大腿段横板上开有一个小孔; 在大腿段底板的顶面与大腿气动人工肌肉(316)的底部固定连接;大腿气动人工肌肉(316)的顶端与大腿部柔索(318)的一端相连接;大腿部柔索(318)的另一端穿过大腿段横板上的小孔后与髋关节弹性绑带支架(319)的底面相连接;在位于大腿段横板上方的大腿部柔索(318)的外部套有大腿部弹簧(317);所述大腿部弹簧(317)的顶部与髋关节弹性绑带支架(319)底面相接触,大腿部弹簧(317)的底部与顶板的顶面相接触; 在大腿段底板的底面设有2个大腿段插板;所述大腿段插板均竖直向下延伸,且相互平行;在大腿段插板上均开有圆孔,在每个大腿段插板的圆孔内配有轴承(305),在相邻的2个轴承(305)之间配有转动轴(315); 在大腿支架(304) —侧的大腿段直板外侧水平连接有腿部弹性
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