气动减重训练器及气动减重训练系统的制作方法

本发明涉及康复医疗器械技术领域，尤其涉及气动减重训练器及气动减重训练系统。

背景技术：

减重步行训练是针对下肢功能障碍改善步行能力的一种新的康复治疗技术。目前可以实现这种技术的主要有以下两种设备：其一是轨道式电动悬吊机，该种机器通过在天花铺设轨道，悬吊机可以悬吊病人在轨道下方减重行走，通过调节吊架的高度来调节减重的重量；但是通过调节吊架高度的方式来调节减重重量，多凭人员的感觉调节，调节精度较低，调节完后即固定位置，在步行过程中不会随病人的步行重心变化而变化，无法适应各种训练场景要求，且使用场地受限，使用效果大打折扣；其二是电动悬吊机+气动杠杆梁，该种机器利用电动悬吊机调节吊架的高度，通过气缸带动的杠杆梁提供减重拉力，再通过自动调节直线气缸的气压达到恒定减重拉力的效果；由于直线气缸和杠杆的限制，主机的体积过大，只能在直轨上运行，无法适用于复杂的轨道系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种能够保证精准动态减重的气动减重训练器及气动减重训练系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：气动减重训练器，包括气动平衡装置和电子调压阀，所述气动平衡装置包括缸体和活塞，所述活塞与所述缸体的内壁密封滑动配合且将所述缸体内部分成气腔和工作腔，所述缸体内还设有位于所述工作腔内的卷筒和用于带动该卷筒转动的动力机构，所述活塞通过该动力机构与所述卷筒驱动连接；所述缸体上开设有与所述气腔连通的气孔和与所述工作腔连通的绳孔；所述卷筒上绕设有端部穿出至所述绳孔外的吊绳；所述电子调压阀通过气管与所述气孔连接。

优选地，所述动力机构包括螺杆和推力轴承，所述推力轴承连接于所述卷筒的第一端与所述活塞之间连接，所述螺杆穿过所述卷筒、推力轴承和活塞，且所述螺杆的两端分别与所述缸体内壁相对的两端面固定连接，所述卷筒与所述螺杆螺纹连接。

优选地，所述气动平衡装置还包括刹车装置，所述刹车装置包括外圆扣合齿轮、若干个弹性件和若干块离心卡块，所述卷筒的端部设有若干块抵接块，各所述离心卡块与所述卷筒的第二端转动连接且位于两个相邻的所述抵接块之间，所述外圆扣合齿轮设于所述第二端的外圆周侧，各所述弹性件的两端分别与其中一个所述抵接块和其中一个所述离心卡块连接；当所述卷筒快速转动产生离心力时，所述离心卡块克服所述弹性件的弹性力转动，所述离心卡块的背部抵接于所述抵接块上、端部卡接于所述外圆扣合齿轮的齿槽上。

进一步地，还包括控制器，所述控制器包括手控器和控制电路，所述控制电路电连接于所述手控器与所述电子调压阀之间。

优选地，所述手控器上设有用于显示操作图像的显示屏和用于设定减重训练参数的按键。

优选地，所述气管上设有用于避免所述气腔失压的常闭电子阀门。

本发明的有益效果：本发明的气动减重训练器，使用时，先将吊绳的端部与使用者的身躯固定，再提供气源发生器与气管连接，并将整个气动减重训练器吊挂在训练轨道上并与训练轨道实现滑动连接；启动气源发生器后，气源发生器产生的高压气体通过气管进入到缸体的气腔内，高压气体推动活塞，从而经动力机构将活塞的推力传递到卷筒上，驱使卷筒作旋转运动来收放吊绳以提供一个向上的拉力；然后通过电子调压阀来不断地调整气腔内的高压气体的压力，以保证吊绳在收放过程中，气腔内始终保持压力的恒定，通过拉升力来减轻人在步行训练时的自身重力，从而实现精准的动态减重效果。

本发明的另一技术方案是：气动减重训练系统，包括气源发生器、吊架、用于人体穿戴的减重马甲和上述的气动减重训练器，所述气管连接于所述气源发生器的气源输出端与所述电子调压阀之间，所述吊架与所述吊绳连接，所述减重马甲与所述吊架连接。

优选地，所述气源发生器包括外壳和设于所述外壳内的压缩机，所述外壳上还设有操作界面。

进一步地，还包括设于所述气动平衡装置上方的训练轨道，所述缸体上设有滑轮，所述滑轮与所述训练轨道滑动配合连接。

优选地，所述训练轨道呈直线形状或非直线形状。

本发明的气动减重训练系统，由于应用了上述的气动减重训练器，从而能够确保在使用时，通过电子调压阀来不断地调整气腔内的高压气体的压力，以保证吊绳在收放过程中，气腔内始终保持压力的恒定，通过拉升力来减轻人在步行训练时的自身重力，从而实现精准的动态减重效果。

附图说明

图1为本发明的气动减重训练器的结构示意图。

图2为本发明的刹车装置呈收合状态时的结构示意图。

图3为本发明的刹车装置呈打开状态时的结构示意图。

图4为本发明的气动减重训练系统的结构示意图。

图5为本发明的气动减重训练系统的另一结构示意图。

附图标记包括：

10—气动平衡装置11—缸体12—活塞

13—气腔14—工作腔15—卷筒

16—动力机构17—刹车装置18—吊绳

20—电子调压阀30—气管40—控制器

41—手控器42—控制电路50—常闭电子阀门

100—气动减重训练器111—滑轮131—气孔

141—绳孔151—第一端152—第二端

153—抵接块161—螺杆162—推力轴承

171—外圆扣合齿轮172—弹性件173—离心卡块

200—气源发生器201—外壳202—压缩机

203—操作界面300—吊架400—减重马甲

411—显示屏412—按键500—训练轨道

1711—齿槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1～5及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1至图5所示，本发明的实施例提供的气动减重训练器100，包括气动平衡装置10和电子调压阀20，所述气动平衡装置10包括缸体11和活塞12，所述活塞12与所述缸体11的内壁密封滑动配合且将所述缸体11内部分成气腔13和工作腔14，所述缸体11内还设有位于所述工作腔14内的卷筒15和用于带动该卷筒15转动的动力机构16，所述活塞12通过该动力机构16与所述卷筒15驱动连接；所述缸体11上开设有与所述气腔13连通的气孔131和与所述工作腔14连通的绳孔141；所述卷筒15上绕设有端部穿出至所述绳孔141外的吊绳18；所述电子调压阀20通过气管30与所述气孔131连接。具体使用时，先将吊绳18的端部与使用者的身躯固定，再提供气源发生器200与气管30连接，并将整个气动减重训练器100吊挂在训练轨道500上并与训练轨道500实现滑动连接；启动气源发生器200后，气源发生器200产生的高压气体通过气管30进入到缸体11的气腔13内，高压气体推动活塞12，从而经动力机构16将活塞12的推力传递到卷筒15上，驱使卷筒15作旋转运动来收放吊绳18以提供一个向上的拉力；然后通过电子调压阀20来不断地调整气腔13内的高压气体的压力，以保证吊绳18在收放过程中，气腔13内始终保持压力的恒定，通过拉升力来减轻人在步行训练时的自身重力，从而实现精准的动态减重效果。

其中，吊绳18优选为钢丝材质制成，钢丝材质制成的吊绳18耐用、不易断裂。当然，也还可以是麻绳等其他材质材料制成。

优选的，结合图4～5所示，气管30可以为弹簧形状的气管30，这样气管30可以进行一定的拉伸，能够增加减重训练可行走的减重训练行程，减重训练至少达到1.8米的垂直方向的行程，而非水平行走行程则可以通过不断加长气管30的长度，达到几十米，甚至上百米均可。

本实施例中，结合图1所示，所述动力机构16包括螺杆161和推力轴承162，所述推力轴承162连接于所述卷筒15的第一端151与所述活塞12之间连接，所述螺杆161穿过所述卷筒15、推力轴承162和活塞12，且所述螺杆161的两端分别与所述缸体11内壁相对的两端面固定连接，所述卷筒15与所述螺杆161螺纹连接。具体的，气源发生器200产生的高压气体通过气管30进入到缸体11的气腔13内，高压气体推动活塞12，从而经工作腔14内的推力轴承162将活塞12的推力传递到卷筒15上，由于螺杆161在缸体11内固定连接不动，且与卷筒15螺纹连接，那么推力轴承162将驱使卷筒15作旋转运动来收放卷筒15上绕设的吊绳18，吊绳18上升拉以对人体的身躯，提供一个向上的拉力，从而对人的步行训练达到减轻重力的效果。而且通过电子调压阀20能够实时控制气腔13内的气压，保持气腔13内的气压的恒定，即保持对吊绳18有一个恒定的向上的拉力，从而实现对人的精准的动态减重。

总而言之，动力机构16的目的是实现将活塞12移动的力转化到卷筒15上，驱使卷筒15旋转，从而拉升吊绳18。在其他实施例中，也可以采用现有的可以实现将直线的力转化为旋转的力的动力机构。

本实施例中，结合图1～3所示，所述气动平衡装置10还包括刹车装置17，所述刹车装置17包括外圆扣合齿轮171、若干个弹性件172和若干块离心卡块173，所述卷筒15的端部设有若干块抵接块153，所述离心卡块173均与所述卷筒15的第二端152转动连接且位于两个相邻的所述抵接块153之间，所述外圆扣合齿轮171设于所述第二端152的外圆周侧，各所述弹性件172的两端分别与其中一个所述抵接块153和其中一个所述离心卡块173连接；当所述卷筒15快速转动产生离心力时，所述离心卡块173克服所述弹性件172的弹性力转动，所述离心卡块173的背部抵接于所述抵接块153上、端部卡接于所述外圆扣合齿轮171的齿槽1711上；其中，弹性件172优选为弹簧。具体的，外圆扣合齿轮171的位置为固定设置不动，通常状态如图2所示的“收合状态”；当卷筒15转动速度过快时，离心卡块173会在离心力的作用下抵消弹性件172的拉力，形成如图3所示的“打开状态”，此时，离心卡块173转动，其背部抵接在离心卡块173背部的抵接块153上，离心卡块173的端部卡接在外圆扣合齿轮171的齿槽1711上，外圆扣合齿轮171对离心卡块173实现制动；由于离心卡块173被齿槽1711和抵接块153限制无法转动，那么卷筒15的第二端152也无法转动，即实现对卷筒15的制动，进而实现对吊绳18快速上下时能够进行有效的机械制动，保证使用本实施例的气动减重训练器100时具有高度的安全性。

优选的，弹性件172和离心卡块173均有四个，且呈环形阵列分布设置。

当然，在其他实施例中，刹车装置17也可以使用市场上的标准离心离合器，在此，不再进行一一赘述。

进一步地，结合图1所示，还包括控制器40，所述控制器40包括手控器41和控制电路42，所述控制电路42电连接于所述手控器41与所述电子调压阀20之间。具体的，通过控制器40来调节电子调压阀20的恒压数值，即手持手控器41，通过手控器41控制控制电路42，再通过控制电路42控制电子调压阀20的恒压数值，手控器41方便进行设置和操控减重训练，提高气动减重训练器100的使用便利性。更具体的，所述手控器41上设有用于显示操作图像的显示屏411和用于设定减重训练参数的按键412。其中，显示屏411提高友好的人机交互环境，通过按键412操作可以迅速设定各种参数来开展减重训练，查看训练结果，获取训练数据和训练提醒等。按键412可以是触摸按键或者机械按键，也可以是触摸按键结合机械按键，根据用户的需要进行设计，满足不同用户的使用习惯需求。

本实施例中，结合图1所示，所述气管30上设有常闭电子阀门50。具体的，通过电子常闭阀门的设置可以保证出现断电等异常时，气腔13内不会突然失压而出现危险，保证使用本实施例的气动减重训练时的安全性。

结合图1～5所示，本发明实施例提供的气动减重训练系统，包括上述的气动减重训练器100、气源发生器200、吊架300和用于人体穿戴的减重马甲400，所述气管30连接于所述气源发生器200的气源输出端与所述电子调压阀20之间，所述吊架300与所述吊绳18连接，所述减重马甲400与所述吊架300连接。使用时，减重马甲400穿戴在人的身上，吊绳18吊着吊架300，吊架300吊着减重马甲400，即吊绳18通过减重马甲400吊着人的身躯，然后将整个气动减重训练器100设置在训练场所位于人体上方可以行走的训练轨道500上，启动气源发生器200对气动减重训练器100进行高压充气，带动吊绳18上拉，向上的拉力传递在人身上，抵消了人体部分的体重，即实现减重训练。

本发明的气动减重训练系统，由于应用了上述的气动减重训练器100，从而能够确保在使用时，通过电子调压阀20来不断地调整气腔13内的高压气体的压力，以保证吊绳18在收放过程中，气腔13内始终保持压力的恒定，从而实现精准的动态减重效果。

本实施例中，所述气源发生器200包括外壳201和设于所述外壳201内的压缩机202，所述外壳201上还设有操作界面203。具体的，压缩机202可以产生高压气体经气管30，以及气管30上设置的电子调压阀20和常闭电子阀门50，最后进入到气腔13内；而操作界面203则方便对气源发生器200进行操作控制，例如进行开启和关闭以及进行气压等的调节。

进一步地，结合图4～5所示，还包括设于所述气动平衡装置10上方的训练轨道500，所述缸体11上设有滑轮111，所述滑轮111与所述训练轨道500滑动配合连接。具体的，人在进行减重行走训练时，气动平衡装置10随着人沿着训练轨道500上滑行。

本实施例中，所述训练轨道500呈直线形状或非直线形状，例如训练轨道500可以呈一字形状、“s”字形状、囗字形状或者“8”字形状等。具体的，本实施例的气动减重训练系统能够确保使用者可以进行非直线的步行减重训练，能够进行复杂的轨道路线训练，训练方式更加多样化，适应不同的人群。

综上所述可知本发明乃具有以下所述的优良特性：一、实现了高精度的动态减重训练；二、大幅度增加了动态减重训练的行程，从常规的0.5米的垂直行程增加到至少1.8米的垂直行程，适应更多的减重环境，特别是对于楼梯的减重训练；三、气动平衡装置10的改良设计，最大限度的压缩气动减重训练器100的体积，方便使用携带；四、通过带显示屏411的手控器41实现非常方便的训练设置操作，提升使用时的可操作性；上得以令其在使用上，增进以往技术中所未有的效能而具有实用性，成为一极具实用价值的产品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的思想和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。