基于运动参数的电刺激康复踏车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及康复训练设备，特别涉及一种基于运动参数的电刺激康复踏车。
【背景技术】
[0002]康复踏车是集成了机械、控制和康复工程的一项解决方案，其主旨在于使患者能够主动训练或被动训练，这将有利于提高患者的心肺功能，增加肌肉强度和厚度，使患者部分运动功能得到重建；同时这还将有助于减轻患者家庭负担，提高患者治愈病患的信心，其康复效果已被大量的实验证明。
[0003]正常人体神经及肌肉组织，都是具有被刺激兴奋的组织，可以传导电流。因此，如果将适当的电流通过体表传达到神经或者肌肉组织上，使神经细胞或肌肉细胞因电刺激而产生兴奋作用，并继续向下传导，到达运动终板，引起一系列反应，最终引起肌肉有效收缩。而脊髓损伤导致大脑动作指令无法通过中枢神经传输到肌肉神经，但肌肉中的运动神经元是未受损伤的，其仍然可以工作，如植物性神经仍然可以控制相关的器官工作，因而肌肉本身仍具有收缩和伸张能力，并且能够产生肌张力，诱发肌肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的，从而促进患者肢体功能恢复的一种电刺激治疗方法，是目前国内外康复医学电疗手段中最为常见的一种。
[0004]基于运动参数的电刺激康复踏车是采用功能性电刺激技术对人体肢体在运动过程中进行治疗的一种新型康复设备，其不但对肢体进行康复训练，并且在训练中通过对肢体肌肉群的有序刺激，使肢体可以进行周期性运动，对于改善脊髓损伤患者病情有显著效果，可提高肌肉强度和耐力，增强心脏的血液循环量，有效抑制由于患者长时间缺乏运动而带来的并发症，益于患者的身心健康，对改善人体的血液循环和呼吸系统更加有效，并且进一步增强患者能够进行主动训练的意识。
[0005]现有的电刺激康复车采用力矩传感器采集患者对设备反馈的力的大小，来控制电刺激的时间长短，一般力越大，表明健康程度较好，则控制电刺激时间越短，反之电刺激时间越长。但是采用力矩传感器无法测定运动过程中各块肌肉运动的起止点，因此无法同步输出对应电刺激。
[0006]当刺激某组肌肉群时，其能够得到期望的关节运动，但此时也会产生消极的关节运动。因此刺激模式优化也就是需要尽量避免消极作用，使其有效的运动达到最大化，现有的电刺激康复车因不能做到角度电刺激而无法达到有效运动的最优化。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是:为了克服现有电刺激康复设备无法使有效运动最优化的不足，本发明提供一种基于运动参数的电刺激康复踏车。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于运动参数的电刺激康复踏车，包括机械部分和控制部分，
[0009]所述机械部分包括基本运动部件和运动附件，所述基本运动部件包括基本运动曲轴和基本驱动电机，所述基本驱动电机通过皮带驱动基本运动曲轴，所述基本运动部件与运动附件组合形成实现康复功能的电刺激康复踏车；
[0010]所述控制部分包括动力控制模块和电刺激控制模块，
[0011 ] 所述动力控制模块包括运动参数采集器和电机驱动电路，所述运动参数采集器包括基本转角采集器和采集切换电路，所述基本转角采集器采集所述基本运动曲轴的绝对角位与角速度；基本转角采集器和上肢转角采集器只能有一个采集器处于工作状态，所述采集切换电路用于切换基本转角采集器和上肢转角采集器的工作状态。
[0012]所述电刺激控制模块输出刺激电流的顺序、时间和大小，所述电刺激控制模块输出刺激电流的顺序与肢体圆周运动时的肌肉运动顺序一致，所述电刺激控制模块输出刺激电流的时间与肢体圆周运动时的肌肉运动时间同步，所述电刺激控制模块输出刺激电流的大小与基本运动曲轴的转动角速度负相关。
[0013]通过运动参数采集器采集运动曲轴的绝对角位与角速度，从而获得运动过程中各块肌肉运动的起止点，将采集结果反馈至电刺激控制模块，通过电刺激控制模块同步输出对应的刺激电流，能够组织胳膊或腿部各个肌肉群的协同运动，还起到使肌肉输出力最大、减少肌肉疲劳，刺激能够产生有规律的运动，延长训练时间。
[0014]基本运动部件可与不同运动附件组合后能成为适用于实现各种康复功能的电刺激康复踏车，如上肢型康复踏车、下肢型康复踏车、上下肢型康复踏车、床旁型康复踏车以及康复机器人等。上肢型康复踏车适用于对非卧床患者的上肢进行主动和被动康复训练；下肢型康复踏车适用于对非卧床患者的下肢进行主动和被动康复训练；上下肢型康复踏车适用于对非卧床患者的上肢及下肢进行主动和被动康复训练，床旁型康复踏车适用于对卧床患者的下肢进行主动和被动康复训练，康复机器人适用于对非卧床患者的下肢进行主动和被动步态训练。
[0015]上肢型康复踏车具体为基本运动部件仅与手握器组合，因此，所述运动附件包括手握器，所述手握器通过设置在所述基本运动曲轴两端的基本运动曲柄与所述基本运动曲轴连接，并且基本运动曲轴的一端部与所述基本转角采集器连接。
[0016]下肢型康复踏车具体为基本运动部件与脚踏板组合，因此，所述运动附件包括脚踏板，所述脚踏板通过设置在所述基本运动曲轴两端的基本运动曲柄与所述基本运动曲轴连接，并且基本运动曲轴的一端部与所述基本转角采集器连接。
[0017]上下肢型康复踏车具体为基本运动部件与脚踏板再加上肢专用运动部件与手握器组合，因此，所述运动附件还包括手握器、上肢专用运动部件和高度调节机构，所述上肢专用运动部件包括上肢专用电机与上肢专用运动曲轴，所述上肢专用电机通过涡轮箱驱动上肢专用运动曲轴；所述上肢专用运动曲轴的两端均连接有上肢曲柄，所述上肢曲柄端部与所述手握器连接，所述上肢专用运动部件的下部通过高度调节机构与所述基本运动曲轴固定连接；
[0018]上下肢型康复踏车不仅要对下肢的肌肉群组进行电刺激还要对上肢的肌肉群组进行电刺激，因此，所述运动参数采集器还包括一与上肢专用运动曲轴的一端部连接的上肢转角采集器，所述上肢转角采集器采集上肢专用运动曲轴的绝对角位与角速度；
[0019]所述电刺激控制模块输出刺激电流的大小与上肢专用运动曲轴的转动角速度负相关。
[0020]具体的，所述上肢转角采集器包含两个双面安装式一维编码盘、两个反射式光电传感器，通过所述反射式光电传感器测量两个一维编码盘的相位关系得到所述上肢专用运动曲轴的绝对角位，通过上肢转角采集器测量每两个绝对角位之间的时差得到所述上肢专用运动曲轴的转动角速度。
[0021]两个一维编码盘分别为增量式一维编码盘与绝对式一维编码盘，反射式光电传感器测量增量式一维编码盘与绝对式一维编码盘的相位关系得到所述上肢专用运动曲轴的绝对角位。
[0022]进一步，所述上肢专用运动曲轴上设有锁定机构，所述锁定机构包括一与所述上肢专用运动曲轴同轴固定的上肢旋转卡件和一能够上下移动并锁紧的顶升部件，所述上肢旋转卡件侧面设有上肢旋转卡件卡槽，所述顶升部件与所述上肢旋转卡件侧面接触，所述顶升部件顶部具有锁头，所述锁头与所述上肢旋转卡件卡槽形状相配。
[0023]锁定机构用于当需要锁定上肢专用运动曲轴转动时，只需将顶升部件上移，并旋转上肢专用运动曲轴使锁头落入上肢旋转卡件上的上肢旋转卡件卡槽内，限制上肢专用运动曲轴转动；当需要上肢训练时，将顶升部件下移，锁头远离上肢旋转卡件上的上肢旋转卡件卡槽内，上肢专用运动曲轴的转动即不再受限制。该锁定机构可以