集充放电一体的智能家用型康复训练系统的制作方法

本发明涉及一种集充放电一体的智能康复训练系统，尤其涉及一种家用型且能实现智能远程在线控制的智能康复训练系统。

背景技术：

随着我国老年化进程的逐步加快，老年人患中风患者逐渐增多，而脑卒中患者的术后康复是一个长期的过程，昂贵的住院费用超出了大多数家庭的承受范围。因此，患者更多选择回到社区进行后续的康复治疗，居家康复将成为患者康复治疗的重要形式。

本发明为一种家用型康复训练系统，根据患者的主动康复运动模式与被动康复模式的不同，把训练者主动康复运动模式中产生的运动能量经过能量转换装置后，转化为可利用的电能并存储，用于被动康复运动模式中能源的供给，以创造一种节能环保、和谐健康的生活，体现低碳环保的创新设计理念。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是将穿戴被动式下肢康复装置的康复人员进行主动康复运动模式中产生的能量经过能量转换装置有效存储，并用于被动康复运动模式中能源的供给。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种集充放电一体的智能家用型康复训练系统，康复训练系统包括阻尼可调的康复训练单车、被动式下肢外骨骼装置、皮带轮、直流电驱/直流发电机、锂电池、电池管理系统、并网逆变器、仪表控制界面、手机app，被动式下肢外骨骼装置穿戴在康复人员下肢外部，与康复人员在腰部、大腿、小腿及足部进行柔性连接，阻尼可调的康复训练单车的前后皮带轮之间通过传动带连接，12v直流发电机和电动机一体与家用康复训练单车后皮带轮相连接，12v直流发电机和电动机集成一体通过电驱和锂电池连接，锂电池将存储的电能输送到1kw并网逆变器，再与用电器件连接形成一条电能输送线路，仪表控制界面通过wifi与云服务器连接，手机app在线通过仪表控制界面监控和调整直流发电机、电池管理系统、并网逆变器参数。

本发明的进一步改进在于：被动式下肢外骨骼装置包括腰部装置、髋关节机构、膝关节机构、踝关节机构、大腿机构、小腿机构、脚底板机构，被动式下肢外骨骼装置在髋关节、膝关节、踝关节为被动旋转机构，其机械腿通过康复训练单车脚蹬的运动进行被动运动，进而带动训练者的腿部进行康复运动。

本发明的进一步改进在于：被动式下肢外骨骼装置的腰部装置为宽度可调装置，大腿机构和小腿机构为长度可调装置。

本发明的进一步改进在于：被动式下肢外骨骼装置的腰部装置腰部及脚底板机构与康复训练单车固定连接。

本发明的进一步改进在于：所述仪表控制界面监控和调整直流发电机和电动机集成一体的工作转速、功率、振动；监控和调整电池管理系统，实时显示的锂电池种类、损耗状态、电量存储状态；监控和调整并网逆变器的输入输出电压、输出频率、输出功率。

本发明的进一步改进在于：手机app与具有无线通讯模块的仪表控制界面通过云服务器实现无线通讯连接，实现仪表控制界面数据和图像包括线路故障诊断实时传送到手机，操作人员可以通过手机app实时看到智能家用型康复训练系统产生的电能，感受到自己创造的价值，激发训练者康复运动的积极性，通过手机在线启停发电机和电动机一体的启停，进而实现智能远程在线控制。

本发明的进一步改进在于：所述直流发电机和电动机集成一体可以输出两种工作模式，包括：康复训练前期的被动康复运动模式，即驱动模式，将锂电池输出的电能通过电驱转为阻尼可调的康复训练单车后皮带轮运动所需的机械能，为被动康复训练提供能量供给；康复训练后期选用主动康复运动模式，即充电模式，将康复训练车后轮产生的机械能通过能量转换装置存储起来，给后续用电设备和康复训练系统供电，存储的电能带动康复训练单车，通过康复训练单车的脚踏板带动被动外骨骼运动，进而带动训练者腿部的运动。

本发明的进一步改进在于：电池管理系统在线监测锂电池种类、损耗状态、电量存储状态。

本发明的进一步改进在于：锂电池是锂离子电池，锂合金金属氧化物为正极材料，石墨为负极材料。

本发明提供的集充放电一体的智能家用型康复训练系统，有主动康复运动模式和被动康复运动模式：康复训练前期选用被动康复运动模式，将锂电池输出的电能通过电驱运转为阻尼可调的康复训练单车后轮运动提供所需的机械能，给穿戴被动式外骨骼装置的康复人员进行康复训练所需要的助力；康复训练后期选用主动康复运动模式，康复人员在穿戴被动式下肢外骨骼装置主动使用康复训练单车过程中将后轮产生的机械能转化为电能存储起来，给后续用电设备和康复训练系统供电，存储的电能带动康复训练单车，通过单车的脚踏板带动被动外骨骼运动，进而带动训练者腿部的运动。该系统既可应用于家用型被动式下肢外骨骼装置康复训练，又可以实现远程在线智能控制。

本发明集充放电一体的智能家用型康复训练系统，旨在通过在主动康复训练阶段，把训练者的运动动能转换为电能进行存储，并通过app界面，让训练者实时看到产生的电能，感受到自己创造的价值，激发训练者康复运动的积极性；而在被动康复阶段，存储的电能带动康复训练单车，通过单车的脚踏板带动被动外骨骼运动，进而带动训练者腿部的运动。本发明整合有效资源避免能量浪费，体现低碳环保思维，又可以实现远程在线控制，体现智能化的特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明康复训练系统的工作示意图。

图2是本发明被动式下肢外骨骼装置结构示意图。

图3是本发明康复训练系统的能量转换和通讯图。

其中：1-康复人员，2-被动式下肢外骨骼装置，3-康复训练单车，4-腰部装置，5-小腿机构，6-踝关节机构，7-脚底板机构，8-腰部装置，9-髋关节机构，10-大腿机构。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1-3所示，本发明是一种集充放电一体的智能家用型康复训练系统，所述康复训练系统包括阻尼可调的康复训练单车3、被动式下肢外骨骼装置2、皮带轮、直流电驱/直流发电机、锂电池、电池管理系统、并网逆变器、仪表控制界面、手机app，所述被动式下肢外骨骼装置2穿戴在康复人员1下肢外部，与康复人员1在腰部、大腿、小腿及足部进行柔性连接，阻尼可调所述的康复训练单车3的前后皮带轮之间通过传动带连接，12v直流发电机和电动机一体与家用康复训练单车后皮带轮相连接，12v直流发电机和电动机集成一体通过电驱和锂电池连接，锂电池将存储的电能输送到1kw并网逆变器，再与用电器件连接形成一条电能输送线路，仪表控制界面通过wifi与云服务器连接，手机app在线通过仪表控制界面监控和调整直流发电机、电池管理系统、并网逆变器参数。

所述被动式下肢外骨骼装置2包括腰部装置8、髋关节机构9、膝关节机构4、踝关节机构6、大腿机构10、小腿机构5、脚底板机构7，被动式下肢外骨骼装置2在髋关节、膝关节、踝关节为被动旋转机构，其机械腿通过康复训练单车脚蹬的运动进行被动运动，进而带动训练者的腿部进行康复运动，所述被动式下肢外骨骼装置2的腰部装置8为宽度可调装置，大腿机构10和小腿机构5为长度可调装置，以适应不同的训练者穿戴舒适性需求，所述被动式下肢外骨骼装置2的腰部装置8腰部及脚底板机构7与所述康复训练单车3固定连接，阻尼可调的所述康复训练单车3为针对训练者不同康复阶段的训练需求，可提供变阻尼输出的单车系统，

本发明所采用的直流发电机和电动机集成一体可以输出两种工作模式，包括：康复训练前期的被动康复运动模式，即驱动模式，将锂电池输出的电能通过电驱转为阻尼可调的康复训练单车后皮带轮运动所需的机械能，为被动康复训练提供能量供给；康复训练后期选用主动康复运动模式，即充电模式，将康复训练车后轮产生的机械能通过能量转换装置存储起来，给后续用电设备和康复训练系统供电，存储的电能带动康复训练单车3，通过康复训练单车3的脚踏板带动被动外骨骼运动，进而带动训练者腿部的运动。

所述电池管理系统可以在线监测锂电池种类、电池容量、自放电率、损耗状态、电量存储状态等，所述锂电池是锂离子电池，锂合金金属氧化物为正极材料，石墨为负极材料。

所述仪表控制界面可以监控和调整直流发电机和电动机集成一体的工作转速、功率、振动，来更好的实现被动式下肢外骨骼机器人的康复训练；监控和调整电池管理系统，实时显示的锂电池型号、电池容量、自放电率、损耗状态、电量存储状态；监控和调整并网逆变器的输入输出电压、输出频率、输出功率。

手机app与具有无线通讯模块的仪表控制界面通过云服务器实现无线通讯连接，实现仪表控制界面数据和图像包括线路故障诊断实时传送到手机，操作人员可以通过手机app实时看到智能家用型康复训练系统产生的电能，感受到自己创造的价值，激发训练者康复运动的积极性，可通过手机在线启停发电机和电动机一体的启停，进而实现智能远程在线控制。

本发明的工作过程是：穿戴被动式下肢外骨骼装置的康复人员脚蹬阻尼可调的康复训练单车，阻尼可调的康复训练单车前后两轮之间通过传动带连接，直流发电机和电动机集成一体与康复训练单车后轮相连接，将康复训练单车与12v发电机生成的电能存储在锂电池，锂电池将存储的电能输送到并网逆变器，将直流电转换成可供用户使用的交流电，最终给用电设备和康复训练系统供电；仪表控制界面通过wifi与云服务器连接，手机app可以在线通过仪表控制界面监控和调整电驱/发电机、电池管理系统、并网逆变器参数，实现智能控制。

以上所述，仅为本发明的基本原理、主要特征和优点，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更改、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例。