本实用新型专利涉及人体平衡检测和康复设备技术领域，特别是涉及一种人体平衡能力检测与康复训练设备。
背景技术：
平衡是确保人体平稳的站立、行走以及完成复杂动作的基本能力。因此对平衡能力的检测具有重要的意义。2000年举行的国民体质监测中，对中国人的平衡能力进行了测定(测试方法为平衡木测试与闭眼单腿站立)，发现无论男女平衡能力均随年龄的增长而下降；同年龄男女相比，男性平衡能力强于女性。因此对不同年龄人群平衡能力进行检查，及时发现问题并加强训练与治疗意义重大。
随着我国进入老龄化社会，老年人的日常医疗看护问题迫在眉睫。老年人面临的一个常见问题是易跌倒且跌倒常会造成严重后果。老年人因功能衰退，平衡机能随之下降，易发生跌倒性损伤。由于老年人常常伴有骨质疏松和软组织退行性改变，老年人跌倒后，骨头与软组织的损伤率高。因此及时判断老年人平衡能力，加强康复训练，对老年人晚年健康非常重要。
颈椎病、偏瘫患者、脑外伤、骨质疏松患者、脑卒中、脊髓压迫症、帕金森病等疾病患者，其动平衡能力都会有不同程度的衰退。因此，平衡能力对疾病的检查、诊断与治疗具有重要的临床意义。
综上所述，关于人体平衡能力的研究，不仅对临床治疗、特种医学，特别是航空航天医学的研究具有重要价值，而且对正常人群的日常生活与健康、老年人的日常看护也具有重要的意义。
现有的技术中，对平衡能力的检测方法主要有两类，一是规定被测者设定一定姿势，通过观察对其平衡能力进行判定。二是借助平衡检测仪器来检测人体的平衡能力。借助平衡检测仪器的测量方法要比观察法更加准确。
市场上销售的平衡检测仪基于平衡板设计，平衡板是一种不稳定的踏板，被测者站在平衡板上之后会通过自身调节而处于一定的平衡位置。通过采集人体足底压力信号就可以判断人体平衡能力。
这样的检测方法存在两个问题，一是检测范围有限，平衡板只能实现二维运动，且其倾斜角度较小，不能实现对人体平衡能力的全面检测。二是人体平衡是通过人体重心的位置来判断的，通过足底压力来判断人体平衡能力的方法存在很大误差，并不能准确反映人体重心的位置。
因此，针对现有的平衡检测仪检测范围较小，检测不够准确的问题有必要设计一种平衡检测设备，同时还兼顾康复训练的作用。
技术实现要素：
本实用新型专利的目的是：提供一种人体平衡能力检测与康复训练设备，解决现有平衡检测仪检测范围较小的问题，同时具有平衡能力检测与康复训练的功能。
为实现上述目的，本实用专利所采用的技术方案如下：一种人体平衡能力检测与康复训练设备，包括底座组件、立柱机构组件、大U型臂动力组件、大U型臂组件、小U型臂动力组件、小U型臂组件、腰部夹紧机构、升降柱组件、液晶屏显示系统。其工作原理为：被测者通过腰部夹紧机构固定在升降柱组件中的踏板上，大U型臂动力组件为大U型臂组件转动提供动力，实现大U型臂组件的左右转动，小U型臂动力组件为小U型臂转动提供动力，实现小U型臂组件的前后转动，大U型臂组件与小U型臂组件的联动可以实现斜线多角度运动。倾角传感器穿戴在被测者腰部。当大U型臂组件和小U型臂组件转动时，被测者同大U型臂组件及小U型臂组件一起发生倾斜。人体会通过自身调节处于一定的平衡状态，穿戴在人体身上的倾角传感器将此时人体的倾角姿态数据采集下来。同时通过对电机的控制可以计算U型臂组件的转动角度，进而得到设备的倾斜角度。通过对比倾角传感器数据与设备倾角数据，判断被测者在这一方向上的平衡能力。
所述底座组件，包括底座平板、平板骨架、减震支座。所述底座平板是有一定厚度的矩形钢板，所述平板骨架通过矩形钢管弯折焊接而成。
进一步地，所述平板骨架焊接在底座平板上。为了使整台设备放置牢固，在平板骨架的下方安装有减震支座，平板骨架与减震支座之间通过螺钉固定。
所述的立柱组件包括立柱、立柱安装板、大U型臂动力组件安装支座和加强筋。其作用是支撑被测者和设备。
所述立柱由方形钢管弯折焊接而成，立柱下方设计有立柱安装板，立柱安装板通过螺栓和螺母与底座平板连接固定；立柱上方焊接有大U型臂动力组件安装支座，用于安装大U型臂动力组件。
进一步地，为了使大U型臂动力组件输出的动力传递到大U型臂，立柱上方设计有通孔。
进一步地，在立柱弯折处焊接有加强筋，用于增强立柱的强度和刚度。
所述大U型臂动力组件，包括大U型臂电机、大U型臂行星齿轮减速器、大U型臂涡轮蜗杆减速器、大U型臂动力组件安装板、调节柱。其作用是为大U型臂转动提供动力，实现大U型臂的左右转动。
进一步地，大U型臂电机与大U型臂行星齿轮减速器之间通过螺栓螺母连接固定。
进一步地，大U型臂涡轮蜗杆减速器与大U型臂行星齿轮减速器之间通过螺栓螺母连接固定。
进一步地，所述的大U型臂涡轮蜗杆减速器通过螺钉固定在大U型臂动力组件安装板上。
大U型臂动力组件安装板通过螺栓螺母与立柱上的大U型臂动力组件安装支座连接固定，为了调节他们之间的位置，螺栓上空套有调节柱。
所述大U型臂组件，包括大U型臂主轴、大U型臂、大U型臂加强板、主轴轴承、主轴套筒、轴承端盖、大U型臂联轴器、小U型臂动力组件安装支座；其作用是大U型臂绕大U型臂主轴做定轴转动，实现左右倾斜。
进一步地，所述大U型臂由矩形钢管弯折焊接制成，形成两悬臂和后部臂身。
进一步地，为了提高大U型臂强度，矩形钢管两次弯折、焊接形成外伸的大U型臂悬臂。大U型臂后部臂身上加工有通孔，用于连接大U型臂主轴；大U型臂两臂的端部焊接有小U型臂动力组件安装支座，用于和小U型臂动力组件进行连接，大U型臂两臂的端部加工有通孔，使小U型臂动力组件输出的动力传递给小U型臂。
进一步地，矩形钢管两次向内折角度分别为45°和45°。
进一步地，大U型臂主轴的一端通过大U型臂联轴器与大U型臂动力组件的动力输出轴进行连接；大U型臂主轴的另一端与大U型臂后部臂身上的通孔之间通过焊接进行连接固定。
进一步地，所述大U型臂加强板与大U型臂主轴、大U型臂之间通过焊接连接在一起，加强大U型臂主轴与大U型臂之间连接的强度。
进一步地，所述主轴轴承内圈与大U型臂主轴配合，他们之间是过盈配合的。主轴轴承外圈与主轴套筒配合，他们之间也是过盈配合的。
进一步地，为了增强大U型臂主轴连接的可靠性，安装在主轴上的轴承有两个，主轴轴承选用圆锥滚子轴承。
进一步的，为区分两个轴承，靠近大U型臂的轴承命名为近大U型臂主轴轴承，远离大U型臂的轴承命名为远大U型臂主轴轴承。
进一步地，近大U型臂主轴轴承的外圈端面顶在主轴套筒上，远大U型臂主轴轴承的外圈端面顶在轴承端盖上。
主轴套筒安装在立柱上的通孔内,主轴套筒和轴承端盖通过螺钉固定在立柱上。
所述小U型臂动力组件，包括小U型臂电机、小U型臂行星齿轮减速器、小U型臂涡轮蜗杆减速器、小U型臂动力组件安装板。其作用是为小U型臂转动提供动力，实现小U型臂的前后转动。
进一步地，小U型臂电机与小U型臂行星齿轮减速器间通过螺栓螺母连接固定。
进一步地，小U型臂涡轮蜗杆减速器与小U型臂行星齿轮减速器间通过螺栓螺母连接固定。
进一步地，小U型臂涡轮蜗杆减速器通过螺钉固定在小U型臂动力组件安装板上。
进一步地，小U型臂动力组件安装板通过螺钉与小U型臂动力组件安装支座连接固定。
所述小U型臂组件，包括小U型臂、小U型臂主轴、小U型臂安装壳、小U型臂连接板、后部海绵块、海绵块光臂、海绵块齿臂、锁定提手、后部海绵块连接板、小U型臂主轴安装支座、小U型臂套筒、小U型臂联轴器。
进一步地，所述小U型臂由矩形钢管弯折焊接制成；小U型臂两臂的端部焊接有小U型臂连接板，与所述小U型臂安装壳后板之间通过螺栓螺母进行连接；小U型臂后部臂身加工有两个通孔，用于安装海绵块光臂与海绵块齿臂。
进一步地，所述小U型臂主轴的一端与小U型臂主轴安装支座焊接固定，另一端与小U型臂动力组件上的动力输出轴用小U型臂联轴器连接固定。
进一步地，所述的小U型臂主轴安装支座与小U型臂安装壳通过螺栓螺母连接。
进一步地，所述小U型臂动力组件的动力输出轴是一根空心轴，小U型臂主轴套在空心轴内部。
进一步地，连接小U型臂主轴与小U型臂动力组件输出轴的联轴器需要实现两者的轴向固定与周向固定，并且传递一定扭矩。因此选用的小U型臂联轴器是胀紧套联轴器。
进一步地，所述小U型臂安装壳底板与升降柱组件之间通过焊接连接在一起。
进一步地，所述后部海绵块通过螺钉固定在后部海绵块连接板上；海绵块光臂、海绵块齿臂焊接在海绵块连接板上。
进一步地，海绵块光臂、海绵块齿臂可以在小U型臂后部的通孔内滑动，实现对人体腰部的夹紧，当调整好海绵块与人体的位置后，锁定提手可以使海绵块齿臂相对于小U型臂固定。
所述腰部夹紧机构，包括棘轮连接板、棘轮外壳、棘轮机构、棘轮手柄、棘轮轴、前部海绵块连接板、前部海绵块；所述棘轮机构包括棘轮、顶针、弹簧。
进一步地，所述棘轮连接板与小U型臂安装壳侧板通过螺钉连接固定，与棘轮外壳通过螺栓螺母进行连接。
所述棘轮是单向运动齿轮，可以单向转动；顶针顶在棘轮齿根处，顶入后棘轮不能转动，实现单向锁定；顶针的一端顶在弹簧上，弹簧另一端与棘轮手柄连接。扳动棘轮手柄，固连在棘轮手柄上的弹簧拉动顶针，顶针脱离棘轮后又可以转动。
进一步地，所述棘轮安装在棘轮轴上，棘轮轴通过螺钉固连在外壳上。
进一步地，所述前部海绵块通过螺钉固连在前部海绵块连接板上，前部海绵块连接板与棘轮外壳间焊接固定。
进一步地，为了防止站立在踏板上的人体晃动，所述的腰部夹紧机构有四套。
所述升降柱组件，包括升降柱连接板、升降柱、踏板、丝杠、丝母、丝杠电机；升降柱组件可以调节高度，实现对不同身高的人的平衡检测。所述升降柱包括升降柱大柱、升降柱中柱、升降柱小柱。
进一步地，所述升降柱大柱与升降柱连接板焊接固定，升降柱连接板与小U型臂安装壳底板连接固定。
进一步地，所述的升降柱小柱套在升降柱中柱中，升降柱中柱套在升降柱大柱中，他们之间可以相对滑动。
进一步地，所述丝杠与丝母配合，丝杠由丝杠电机驱动，丝杠、丝母和电机安装在升降柱大柱内，丝母固连在升降柱小柱上，丝母的移动带动升降柱的移动。
进一步地，采用三节式升降柱机构，能够依据用户的身高快速地调节踏板的高度，以保证检测设备的通用性要求。
进一步地，所述踏板机构是用户使用设备时所站立的位置；踏板机构与升降柱小柱连接固定。
所述液晶屏显示系统，包括液晶显示器、显示器支架、显示器支座；所述液晶显示系统可以显示被测者的位置，更加准确的反应人体平衡能力；液晶显示系统还可以提供仿真模拟界面，为被测者康复训练提供环境仿真。
进一步地，所述显示器支架与所述显示器支座之间通过螺栓进行连接；所述显示器支座与大U型臂之间通过螺钉连接在一起。
进一步地，所述液晶显示器与显示器支架连接固定，液晶显示器界面垂直于踏板平面。
与现有技术相比较，本发明专利的有益效果是：由大U型臂组件与小U型臂组件联动控制的踏板平面可以实现三维运动，检测范围更大，更能反映人体在不同维度下的平衡能力。被测者可以通过液晶显示系统实时观察自己的位置，提供更加准确的平衡信息。本实用新型专利集平衡检测与康复训练于一体，更具有实用性。
附图说明
图1示意了设备的整体结构图。
图2示意了没有被测者时的结构图。
图3示意了大U型臂组件的结构图。
图4示意了小U型臂组件的结构图。
图5示意了升降柱组件的结构图。
图6示意了腰部夹紧机构的结构图。
图7示意了大U型臂组件和小U型臂组件的结构图。
图中，1.1：底座平板；1.2：平板骨架；1.3：减震支座。
图中，2.1：立柱；2.2：立柱安装板；2.3：大U型臂动力组件安装支座；2.4：加强筋。
图中，3.1：大U型臂电机；3.2：大U型臂行星齿轮减速器；3.3：大U型臂涡轮蜗杆减速器；3.4：大U型臂动力组件安装板。
图中，4.1：大U型臂主轴；4.2：大U型臂；4.3：大U型臂加强板；4.4：主轴轴承；4.5：主轴套筒；4.6：轴承端盖；4.8：小U型臂动力组件安装支座。
图中，5.1：小U型臂电机；5.2：小U型臂行星齿轮减速器；5.3：小U型臂涡轮蜗杆减速器；5.4：小U型臂动力组件安装板。
图中，6.1：小U型臂；6.2：小U型臂主轴；6.3：小U型臂安装壳；6.4：小U型臂连接板；6.5：后部海绵块；6.6：海绵块光臂；6.7：海绵块齿臂；6.8：锁定提手；6.9：后部海绵块连接板；6.10：小U型臂主轴安装支座；6.11：小U型臂套筒；6.12：小U型臂联轴器。
图中，7.1：棘轮连接板；7.2：棘轮外壳；7.4：棘轮手柄；7.5：棘轮轴；7.6：前部海绵块连接板；7.7：前部海绵块。
图中，8.3：踏板；8.21：升降柱大柱；8.22：升降柱中柱；8.23：升降柱小柱。
图中，9.1：液晶显示器；9.2：显示器支架；9.3：显示器支座。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型专利，在此本实用新型专利的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型专利，但并不作为对本实用新型专利的限定。
针对目前市场上销售的平衡检测仪检测范围小、检测结果不准确的问题，本实施例提出了一种人体平衡能力检测与康复训练设备，可以实现人体前后左右及斜线方向多角度运动，有效地增大了检测的范围及检测结果的可靠性，实现对人体平衡能力的全面检测。
实施例一为本实用新型专利的装配关系实例。
一种人体平衡检测与康复训练设备，包括底座组件、立柱机构组件、大U型臂动力组件、大U型臂组件、小U型臂动力组件、小U型臂组件、腰部夹紧机构、升降柱组件、液晶屏显示系统。
参考图1和图2，平板骨架1.2焊接在底座平板1.1上，在平板骨架1.2的下方安装有减震支座1.3，平板骨架1.2与减震支座1.3之间通过螺钉固定。立柱2.1下方的立柱安装板2.2通过螺栓与底座平板1.1连接固定，且立柱2.1与立柱安装板2.2之间以及立柱2.1的弯折处焊接有加强筋，以提高结构的强度和刚度。立柱2.1上方焊接有大U型臂动力组件安装支座2.3，用于安装大U型臂动力组件，大U型臂动力组件输出的动力经过立柱2.1上方设计的通孔传递给大U型臂4.2。
参考图1和图2，所述大U型臂动力组件包括大U型臂电机3.1、大U型臂行星齿轮减速器3.2、大U型臂涡轮蜗杆减速器3.3、大U型臂动力组件安装板3.4、调节柱。大U型臂电机3.1与大U型臂行星齿轮减速器3.2以及大U型臂行星齿轮减速器3.2与大U型臂涡轮蜗杆减速器3.3之间均通过螺栓螺母连接固定。大U型臂涡轮蜗杆减速器3.3通过螺钉固定在大U型臂动力组件安装板3.4上，而大U型臂动力组件安装板3.4与立柱2.1上的大U型臂动力组件安装支座2.3之间通过螺栓螺母连接固定，为调节他们之间的位置，螺栓上空套有调节柱。
参考图1、图2、图3和图7，所述大U型臂组件包括大U型臂主轴4.1、大U型臂4.2、大U型臂加强板4.3、主轴轴承4.4、主轴套筒4.5、轴承端盖4.6、大U型臂联轴器、小U型臂动力组件安装支座4.8。大U型臂4.2后部臂身加工有通孔，用于连接大U型臂主轴4.1；大U型臂4.2两悬臂的端部焊接有小U型臂动力组件安装支座4.8，用于连接小U型臂动力组件；大U型臂4.2两悬臂的端部加工有通孔，使小U型臂动力组件输出的动力经过此通孔传递给小U型臂6.1。大U型臂主轴4.1的一端通过大U型臂联轴器与大U型臂动力组件的动力输出轴进行连接；大U型臂主轴4.1的另一端与大U型臂4.2后部臂身上的通孔之间通过焊接连接固定，为加强连接的强度和稳定性，在大U型臂主轴4.1与大U型臂4.2之间通过焊接连接一块大U型臂加强板4.3。主轴轴承4.4内圈与大U型臂主轴4.1、主轴轴承4.4外圈与主轴套筒4.5之间均进行过盈配合；主轴轴承4.4的外圈端面顶在主轴套筒4.5上，另一个主轴轴承4.4的外圈端面顶在轴承端盖4.6上。主轴套筒4.5安装在立柱2.1上的通孔内,轴承端盖4.6和主轴套筒4.5通过螺钉固定在立柱2.1上。
参考图1、图2、图4和图7，所述小U型臂动力组件，包括小U型臂电机5.1、小U型臂行星齿轮减速器5.2、小U型臂涡轮蜗杆减速器5.3、小U型臂动力组件安装板5.4。各部分结构的装配连接关系与大U型臂动力组件中的装配连接关系相同，此处不再赘述。
参考图1、图2、图4、图6和图7，所述小U型臂组件，包括小U型臂6.1、小U型臂主轴6.2、小U型臂安装壳6.3、小U型臂连接板6.4、后部海绵块6.5、海绵块光臂6.6、海绵块齿臂6.7、锁定提手6.8、后部海绵块连接板6.9、小U型臂主轴安装支座6.10、小U型臂套筒6.11、小U型臂联轴器6.12。小U型臂6.1两悬臂的端部焊接有小U型臂连接板6.4，小U型臂连接板6.4与小U型臂安装壳6.3后板之间通过螺栓螺母连接固定，小U型臂6.1后部臂身加工有两个通孔，用于安装海绵块光臂6.6与海绵块齿臂6.7。小U型臂主轴6.2的一端与小U型臂主轴安装支座6.10焊接固定，另一端与小U型臂动力组件上的动力输出轴之间通过小U型臂联轴器6.12连接固定。小U型臂主轴安装支座6.10与小U型臂安装壳6.3底板之间通过螺栓螺母连接固定。小U型臂动力组件的动力输出轴是一根空心轴，小U型臂主轴6.2套在空心轴内部。连接小U型臂主轴6.2与小U型臂动力组件的输出轴的联轴器需要实现两者的轴向固定与周向固定，并且传递一定扭矩。因此选用的小U型臂联轴器6.12是胀紧套联轴器，小U型臂安装壳6.3底板与升降柱组件之间通过焊接连接在一起。后部海绵块6.5通过螺钉固定在后部海绵块连接板6.9上；海绵块光臂6.6和海绵块齿臂6.7焊接在后部海绵块连接板6.9上，且其可以在小U型臂6.1后部臂身的通孔内滑动，实现对人体腰部的夹紧。当调整好海绵块与人体的位置后，锁定提手6.8可以使海绵块齿臂6.7与小U型臂6.1相对固定。
参考图1、图4、图5、图6和图7，所述腰部夹紧机构，包括棘轮连接板7.1、棘轮外壳7.2、棘轮机构、棘轮手柄7.4、棘轮轴7.5、前部海绵块连接板7.6、前部海绵块7.7；所述棘轮机构包括棘轮、顶针、弹簧。棘轮连接板7.1与小U型臂安装壳6.3侧板通过螺钉连接固定，与棘轮外壳7.2通过螺栓螺母进行连接。棘轮7.31安装在棘轮轴7.5上，棘轮轴7.5通过螺钉固连在棘轮外壳7.2上。前部海绵块7.7通过螺钉固连在前部海绵块连接板7.6上，前部海绵块连接板7.6与棘轮外壳7.2之间焊接固定。
参考图1、图2和图5，所述升降柱组件，包括升降柱连接板、升降柱、踏板8.3；所述升降柱包括升降柱大柱8.21、升降柱中柱8.22、升降柱小柱8.23。升降柱大柱8.21与升降柱连接板焊接固定，升降柱连接板与小U型臂安装壳6.3底板焊接固定，踏板8.3与升降柱小柱8.23焊接固定。
参考图1和图2，所述液晶屏显示系统，包括液晶显示器9.1、显示器支架9.2、显示器支座9.3。显示器支架9.2与显示器支座9.3之间通过螺栓螺母进行连接，显示器支座9.3与大U型臂4.2之间通过螺钉连接在一起。
实例二介绍本实用新型专利的使用方式。
在进行平衡能力检测之前，被测者将倾角传感器穿戴在腰部位置，并站立在踏板8.3之上，扳动棘轮手柄7.4，顶针不再顶在棘轮的齿根处，棘轮机构可以转动。转动前部海绵块7.7，使前部海绵块7.7贴紧被测者。松开棘轮手柄7.4，顶针顶回齿根处，棘轮机构不能在转动，实现对人体的前部夹紧。
同时，手动调整后部海绵块6.5与被测者至适当的位置后，转动锁定提手6.8，使海绵块齿臂6.7与小U型臂6.1相对固定。此时后部海绵块6.5实现对被测者的进后部夹紧，被测者将完全固定在踏板8.3之上。如果被测者身高不符合检测要求，调节升降柱组件，使踏板8.3高度进行调节，以满足检测要求。
启动检测系统，大U型臂组件在大U型臂动力组件的控制作用下实现左右转动，从而带动踏板8.3上的被测者进行左右方向上倾斜，被测者通过自身判断处于一定的姿势，穿戴在被测者腰部的倾角传感器记录此时的倾角大小。
而小U型臂组件6在小U型臂动力组件5的控制作用下实现前后转动，从而带动踏板8.3上的被测者进行前后方向上平衡能力的检测。
需指出，大U型臂动力组件与小U型臂动力组件可以单独控制左右或前后某一方向上的转动，也可以两者联动，同时控制两个方向上的转动，实现对被测者斜线多角度方向上平衡能力的检测。
在大U型臂组件与小U型臂组件转动时，被测者会随U型臂组件发生同步转动，使被测者倾斜一定的角度，此时被测者在自身的调节作用下会处于一定的平衡状态，其当前的倾角姿态数据通过穿戴在被测者腰部的倾角传感器采集下来。而另一方面，通过对大U型臂动力组件与小U型臂动力组件的控制，可以计算出U型臂组件的转动角度，进而得到设备的实际倾斜角度。
通过对倾角传感器采集的倾角数据与设备实际倾角数据进行对比，可以判断出被测者在各个方向上的平衡能力。