一种天轨动态减重训练装置及训练方法与流程

1.本发明涉及康复训练中的天轨减重训练，特别涉及一种天轨动态减重训练装置及训练方法，属于康复训练设备技术领域。


背景技术：

2.随着老龄化的到来，患有中风和其他神经系统疾病的病人数量越来越大，大多数病人伴有偏瘫症状，行走训练是偏瘫病人恢复行走能力重要的环节。除此之外，因为车祸等意外导致行走困难的病人在手术和药物治疗的前提下还需要科学的行走训练。减重步行训练是一种用于恢复下肢力量和行走能力的训练方法，通过悬吊的方式减少病人部分或全部的体重，让病人保持平衡并进行步态训练，让下肢力量不足的病人逐步恢复行走能力。早期的减重步行训练是通过悬吊配重块，通过配重块的重力提供一个恒定的拉力实现减重，由于使用者在步行训练时的负载是动态变化的，这种恒定拉力的减重方式不能动态的减少使用者的负载，反而可能使训练者腿部的支撑力加大。目前的减重训练设备能够实现大范围的行走训练的是天轨减重训练设备，这种天轨训练设备采用在上方安装固定轨道，在轨道上安装有一个带滚轮的行走小车，滚轮通过行走电机驱动，行走电机驱动的电能可通过与固定轨道并行布置的导电轨道供电，也可通过对小车上的蓄电池充电，然后由蓄电池驱动小车，这种方式如中国专利申请号2020107439265公开的智能减重步态训练器，中国专利号2018221475288公开的一种智能天轨系统，目前的这些系统在动态减重训练中有以下问题：一是伴随不佳，小车不能较好的适应患者的行进速度， 这导致患者在训练中经常会被勒的很紧，感觉很差，二是训练一般只能进行平地训练，较少能够进行上坡、小坡、上台阶、下台阶等更高阶段的训练；三是一般没有定点训练功能；四是在训练中为了防摔一般采用六轴陀螺仪，由于在行走中患者身体不稳容易左右晃动，常常导致信号错误，且防摔效果不好；五是这种设备目前一般采用柔性绳体作为吊绳对患者减重，柔性绳体虽然能够束缚患者，但其在各个方向上容易晃动，对于下肢支撑力度较小的患者在使用过程中会感到眩晕，训练体验不佳。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服目前的天轨减重训练中存在的上述问题，提供一种天轨动态减重训练装置及训练方法。
4.为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：一种天轨动态减重训练装置，包括天轨，小车上安装有前后两组滚轮，小车通过滚轮滚动安装在天轨上，滚轮通过固定安装在小车上的行走电机驱动，在小车上还固定安装有减重电机、转动安装有卷轴，卷轴通过减重电机驱动，卷轴上固定安装有卷轮，吊带卷绕在卷轮上，在小车上固定安装有两根水平前后方向的导杆，导杆上穿设有弹簧，弹簧上抵接有滑块，滑块滑动设置在导杆上，在滑块上固定安装有轮架，第一换向轮转动安装在轮架上，所述的吊带为扁形带，扁形带从卷轮拉出后绕过第一换向轮后换向180度后从第二换向轮上绕过后垂直向下引出后穿过跟随传感器，
所述的第二换向轮的转动安装在机架上，第一换向轮、第二换向轮的轴线均为水平左右方向，在轮架侧面安装有位移传感器，位移传感器的动触头固定连接在滑块上，所述的跟随传感器包括转动安装在支架上的转轴，转轴的一端连接有第一角度传感器，在所述的转轴的中间一段上开设有扁形通孔，扁形通过沿径向贯穿转轴，在转轴上固定连接有一个上大下小的空腔联动块，空腔联动块的空腔位于扁形通孔的正下方，吊带从第二换向轮绕过后自上而下从扁形通孔、空腔联动块中穿过，所述的行走电机、位移传感器、第一角度传感器均连接至控制器。
5.进一步的；在卷轴的一端固定安装有齿轮a，与齿轮a啮合有齿轮b，齿轮b的通过齿轮轴转动安装在机架上，齿轮轴上安装有第二角度传感器。
6.进一步的；在机架上两组滚轮的前后分布转动安装有导向轮，所述的导向轮的轴向为竖直方向。
7.进一步的；所述的天轨为开口向下的t形槽型，滚轮支撑在开口上部两侧的底面上，导向轮位于开口部位，在t形槽内的两个侧面固定安装有导电条，在机架上前后均固定安装有绝缘弹性支架，导电轮安装座固定连接在绝缘弹性支架上，导电轮转动安装在导电轮安装座上，绝缘弹性支架向导电条方向施压导电轮，导电轮与电机的供电电路连接，电机的供电电路连接至控制器。
8.进一步的；在小车上还前后对称安装有两套刹车机构，所述的刹车机构包括转动安装在机架上的刹车轴，刹车轴的一端固定连接有转臂，转臂铰接在电动推杆的动作端，电动推杆铰接在机架上，转臂上固定连接有安装座，刹车片固定安装在安装座上，刹车片位于天轨下方。
9.进一步的；所述的空腔联动块的水平截面为长方形，前后方向的竖直截面为梯形，空腔联动块上部的前后两个边固定连接在转轴的两侧，转轴上扁形通孔两侧紧配合安装有两个支撑轴承，支撑轴承的外圈紧配合安装在机架上。
10.进一步的；在小车上还安装有蓄电池，蓄电池通过充电器连接供电电路，蓄电池的输出连接至控制器。
11.一种天轨动态减重训练训练方法，采用上述的一种天轨动态减重训练装置，包括以下训练方法：a：平地训练，患者在没有高度差的平地上进行训练，采用与吊带连接的束缚绳束缚患者，通过减重电机拉紧吊带对患者进行减重，患者行走时，行走电机驱动滚轮沿着与患者一致的方向前进，在训练中控制器根据第一角度传感器的信号控制小车的加速度，当第一角度控制器逆时针旋转时，加速度为正，当第一角度传感器顺时针旋转时，加速度为负；b：上坡或上台阶训练时，天轨下方为上升的坡面或台阶面，采用与吊带连接的束缚绳束缚患者，通过减重电机拉紧吊带对患者进行减重，患者行走时，行走电机驱动滚轮沿着与患者一致的方向前进，在训练中控制器根据第一角度传感器的信号控制小车的加速度，当第一角度控制器逆时针旋转时，加速度为正，当第一角度传感器顺时针旋转时，加速度为负；当位移传感器向远离卷轴方向移动时，控制器控制减重电机转动回收吊带，回收的长度根据第二角度传感器的角度得到，回收的长度与坡面或台阶上升的高度相等；c：下坡或下台阶训练时，天轨下方为下降的坡面或台阶面，采用与吊带连接的束缚绳束缚患者，通过减重电机拉紧吊带对患者进行减重，患者行走时，行走电机驱动滚轮沿
着与患者一致的方向前进，在训练中控制器根据第一角度传感器的信号控制小车的加速度，当第一角度控制器逆时针旋转时，加速度为正，当第一角度传感器顺时针旋转时，加速度为负；当位移传感器向卷轴方向移动时，控制器控制减重电机转动放吊带，放吊带时第二角度传感器转速为设定值，放的吊带长度根据第二角度传感器的角度得到，放的吊带的长度与坡面或台阶下降的高度相等。
12.进一步的；在a、b任何一种训练时，若检测到第二角度传感器突然向放吊带方向旋转，则判断患者发生摔倒，在c训练时，若检测第二角度传感器转度大于设定值，则判断患者发生摔倒，判断患者发生摔倒后控制器控制减重电机回收吊带。
13.本发明的积极有益技术效果在于：本发明在患者进行训练时伴随良好，刹车后可以进行定点训练，且可以进行上下坡、上下台阶训练，且防摔设计灵敏可靠。
附图说明
14.图1是小车的整体示意图。
15.图2是天轨的示意图。
16.图3是底板去掉后的部分示意图。
17.图4是顶板去掉后的部分示意图。
18.图5是侧板去掉后的部分示意图。
19.图6是跟随传感器处的示意图。
20.图7是转轴的示意图。
21.图8是空腔联动块的示意图。
具体实施方式
22.为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。
23.附图中各标记为：1：小车；2：行走电机；3：滚轮；4：导向轮；5：减重电机；6：导电轮a；7：导电轮b；8：刹车轴；9：转臂；10：电动推杆；11：刹车片；12：蓄电池；13：天轨；1301：t形槽；14：导电条；15：卷轴；16：卷轮；17：导杆；18：滑块；19：弹簧；20：轮架；21：第一换向轮；22：位移传感器；23：吊带；24：第二换向轮；25：空腔联动块；2501：空腔；26：齿轮a；27：齿轮b；28：第二角度传感器；29：第一角度传感器；30：转轴；3001：变形通孔；31：绝缘弹性支架；32：导电轮安装座；34：支撑轴承。
24.如附图所示，一种天轨动态减重训练装置，包括天轨13，天轨为开口向下的t形槽型，小车1上安装有前后两组滚轮3，小车通过滚轮滚动安装在天轨上，滚轮支撑在开口上部两侧的底面上，滚轮通过固定安装在小车上的行走电机2驱动，机架固定两连接在小车上，在机架上两组滚轮的前后分别转动安装有导向轮4，所述的导向轮的轴向为竖直方向，导向轮4位天轨的于开口部位，在t形槽内的两个侧面固定安装有导电条14，两个侧面上的导电条连接电源的两极，电源为48v以下，机架上前后安装有两组导电轮，在机架上前后均固定安装有两个绝缘弹性支架31，导电轮安装座32固定连接在绝缘弹性支架上，导电轮转动安装在导电轮安装座上，图1中，导电轮a、导电轮b为一组导电轮，一组导电轮中的两个导电轮分别连接两侧的导电条，一组导电轮中的两个导电轮关于导向轮对称，例如导电轮a、导电
轮b关于导向轮4对称，绝缘弹性支架向导电条方向施压导电轮，导电轮与电机的供电电路连接，电机的供电电路连接至控制器。设置两组导电轮（四个导电轮）的目的是为了保证由于导电条的良好接触，特别是在轨道转弯时，一组导电轮中的两个导电轮关于导向轮对称，在转弯是四个导向轮中其中会有对角的两个紧压在导电条上。在小车上还安装有蓄电池12，蓄电池通过充电器连接供电电路，蓄电池的输出连接至控制器。蓄电池是为了防止停电后备用。在小车上还前后对称安装有两套刹车机构，刹车机构包括转动安装在机架上的刹车轴8，刹车轴的一端固定连接有转臂9，转臂铰接在电动推杆10的动作端，电动推杆铰接在机架上，转臂上固定连接有安装座，刹车片11固定安装在安装座上，刹车片位于天轨下方，两套刹车机构的刹车片均为倾斜，前部的刹车片自后向前向上倾斜，后部的刹车片自后向前向下倾斜，11所示的位置为后，这样在刹车时通过刹车片能够将小车牢固的抱紧在天轨上，定点训练是不会晃动。
25.在小车1上还固定安装有减重电机5、转动安装有卷轴15，卷轴通过减重电机驱动，卷轴上固定安装有卷轮16，吊带23卷绕在卷轮上，所述的吊带为扁形带，在小车上固定安装有两根水平前后方向的导杆17，导杆上穿设有弹簧19，弹簧上抵接有滑块18，滑块滑动设置在导杆上，在滑块上固定安装有轮架20，第一换向轮21转动安装在轮架上，扁形带从卷轮16拉出后绕过第一换向轮21后换向180度后从第二换向轮24上绕过后垂直向下引出后穿过跟随传感器，所述的第二换向轮的转动安装在机架上，第一换向轮、第二换向轮的轴线均为水平左右方向，在轮架侧面安装有位移传感器22，位移传感器22的动触头固定连接在滑块上，跟随传感器包括转动安装在支架上的转轴30，转轴的一端连接有第一角度传感器29，转轴的中间一段上开设有扁形通孔3001，扁形通孔沿径向贯穿转轴，在转轴上固定连接有一个上大下小的空腔联动块25，所述的空腔联动块的水平截面为长方形，前后方向的竖直截面为梯形，空腔联动块上部的前后两个边固定连接在转轴的两侧，转轴上扁形通孔两侧紧配合安装有两个支撑轴承34，支撑轴承的外圈紧配合安装在机架上，空腔联动块的空腔2501位于扁形通孔的正下方，吊带从第二换向轮4绕过后自上而下从扁形通孔、空腔联动块中穿过，安装调节时，优选吊带位于竖直状态时，第一角度传感器为零位。
26.在卷轴15的一端固定安装有齿轮a26，与齿轮a啮合有齿轮b27，齿轮b的通过齿轮轴转动安装在机架上，齿轮轴上安装有第二角度传感器28。
27.上述的行走电机、减重电机、位移传感器、角度传感器均连接至控制器。
28.一种天轨动态减重训练训练方法，采用上述的一种天轨动态减重训练装置，包括以下训练方法：a：平地训练，患者在没有高度差的平地上进行训练，采用与吊带连接的束缚绳束缚患者，通过减重电机拉紧吊带对患者进行减重，患者行走时，行走电机驱动滚轮沿着与患者一致的方向前进，在训练中控制器根据第一角度传感器的信号控制小车的加速度，当第一角度控制器逆时针旋转时，加速度为正，当第一角度传感器顺时针旋转时，加速度为负；b：上坡或上台阶训练时，天轨下方为上升的坡面或台阶面，采用与吊带连接的束缚绳束缚患者，通过减重电机拉紧吊带对患者进行减重，患者行走时，行走电机驱动滚轮沿着与患者一致的方向前进，在训练中控制器根据第一角度传感器的信号控制小车的加速度，当第一角度控制器逆时针旋转时，加速度为正，当第一角度传感器顺时针旋转时，加速
度为负；当位移传感器向远离卷轴方向移动时，控制器控制减重电机转动回收吊带，回收的长度根据第二角度传感器的角度得到，回收的长度与坡面或台阶上升的高度相等；c：下坡或下台阶训练时，天轨下方为下降的坡面或台阶面，采用与吊带连接的束缚绳束缚患者，通过减重电机拉紧吊带对患者进行减重，患者行走时，行走电机驱动滚轮沿着与患者一致的方向前进，在训练中控制器根据第一角度传感器的信号控制小车的加速度，当第一角度控制器逆时针旋转时，加速度为正，当第一角度传感器顺时针旋转时，加速度为负；当位移传感器向卷轴方向移动时，控制器控制减重电机转动放吊带，放吊带时第二角度传感器转速为设定值，放的吊带长度根据第二角度传感器的角度得到，放的吊带的长度与坡面或台阶下降的高度相等。
29.进一步的；在a、b任何一种训练时，若检测到第二角度传感器突然向放吊带方向旋转，则判断患者发生摔倒，在c训练时，若检测第二角度传感器转度大于设定值，则判断患者发生摔倒，判断患者发生摔倒后控制器控制减重电机回收吊带。
30.在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。