CN105816294A - 一种协调步态反馈装置及应用该装置的智慧型踩步床 - Google Patents

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Abstract

一种协调步态反馈装置及应用该装置的智慧型踩步床。主要解决现有踩步床的踩踏器只是简单的带动下肢运动，并不具备调节功能的问题。本发明包括作用于胸部的牵拉反馈机构和作用于下肢的踏步反馈机构，牵拉反馈机构包括设有压力传感器的胸围，还包括用于控制牵拉反馈机构的提拉件输出力的控制器，压力传感器与控制器电连接；踏步反馈机构包括下肢驱动缸和由下肢驱动缸驱动的踩踏器，踩踏器上设有下肢压力传感器，控制器控制下肢驱动缸输出力，下肢压力传感器与控制器电连接。不仅可记录胸围和踩踏器的受力，而且其控制器还可以根据受力的大小进行智能反馈调节，产生接近于正常人的协调步态，提升康复效果。

Description

一种协调步态反馈装置及应用该装置的智慧型踩步床
技术领域
本发明涉及康复医疗器械领域，特别涉及一种协调步态反馈装置及应用该装置的智慧型踩步床。
背景技术
目前下肢伤残患者护理和康复训练中普遍采用起立床，起立床已经是一种很常见的医疗设备了，比如中风偏瘫、脊髓损伤患者的站立训练，还有一些长期卧床的不能站立的患者使用站立床也能有效的预防卧床综合征，如肌肉萎缩、钙流失、低血压、关节挛缩等等。
公布号为“CN101933874A”的中国专利公开了一种“垂直站立下肢康复***”，然而其踩踏器只是简单的带动下肢运动，并不具备调节功能。
发明内容
为了克服背景技术的不足，本发明提供一种协调步态反馈装置及应用该装置的智慧型踩步床，主要解决现在踩步床的踩踏装置只是简单的带动下肢运动，并不具备调节功能的问题。
本发明所采用的技术方案是：
一种协调步态反馈装置，包括踏步反馈机构，所述踏步反馈机构包括下肢驱动缸踩踏器和由所述下肢驱动缸踩踏器驱动作直线往复运动的用于足部踩踏的踩踏器踩踏器；所述踩踏器踩踏器上设有下肢压力传感器，还包括用于控制下肢驱动缸踩踏器输出力的控制器，所述下肢压力传感器与所述控制器电连接；还包括牵拉反馈机构，所述牵拉反馈机构包括用于患者上身穿戴的胸围，所述胸围内左右两侧分别设有左胸传感器和右胸传感器，且所述胸围左右两侧分别设有由所述控制器控制的用于提拉所述胸围左右两侧高度的提拉件，所述左胸传感器和右胸传感器与所述控制器电连接。
所述提拉件为电动推杆。
所述下肢压力传感器包括左下肢压力传感器和右下肢压力传感器，所述踩踏器包括左踩踏器和右踩踏器，所述左下肢压力传感器和右下肢压力传感器对应设于所述左踩踏器和右踩踏器上且和所述控制器电连接。
所述下肢驱动缸为气缸。
所述气缸前端还设有调节阀。
一种智慧型踩步床，包括床体，所述床体上还设有上述的一种协调步态反馈装置。
所述床体包括相互活动连接的床身和底架，所述踩踏器设于所述床身的底部。
所述床身一端与所述底架铰接，另一端连接有用于将所述床身直立的第二驱动缸。
所述底架包括可升高的活动架，所述床身设于所述活动架上端。
本发明的有益效果是：本发明提供一种协调步态反馈装置及应用该装置的智慧型踩步床，包括作用于胸部的牵拉反馈机构和作用于下肢的踏步反馈机构，牵拉反馈机构包括设有压力传感器的胸围，还包括用于控制牵拉反馈机构输出力的控制器，胸围压力传感器与控制器电连接；踏步反馈机构包括下肢驱动缸和由下肢驱动缸驱动的踩踏器，踩踏器上设有下肢压力传感器，控制器控制下肢驱动缸输出力，下肢压力传感器与控制器电连接。不仅可以记录胸围的牵拉力和脚踩踏器的受压力，而且其控制器还可以根据受压力的大小通过来调节牵拉反馈机构的提拉件和下肢驱动缸的输出力，智能可调，产生接近于正常人的协调步态，达到良好的康复效果。
附图说明
图1为本发明一个实施例的主视示意图。
图2为本发明一个实施例的安装在智慧型踩步床的主视示意图。
图3为本发明一个实施例的安装在智慧型踩步床的侧视示意图。
图4为本发明的踏步反馈机构的流程框图。
图5为本发明的牵拉反馈机构的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：如图所示，一种协调步态反馈装置，包括踏步反馈机构，所述踏步反馈机构包括下肢驱动缸1和由所述下肢驱动缸1驱动作直线往复运动的用于足部踩踏的踩踏器2，所述踩踏器2上设有下肢压力传感器，还包括用于控制下肢驱动缸1输出力的控制器，所述下肢压力传感器与所述控制器电连接；作为优选，所述踩踏器2可以为柱桶状且其桶壁由柔软可伸缩材料组成，可通过电控制进行伸缩以与小腿紧密相贴；所述踩踏器2底部及桶壁均设有下肢压力传感器，下肢驱动缸由动力源驱动，为现有技术不再赘述，使用的时候，患者的下肢放置在踩踏器上，进一步的可以通过胸围固定，当然也可以将踩踏器做成类似鞋状；通过下肢压力传感器来记录患者的腿部的力，在患者腿部自主的力较强的时候，通过控制器减少下肢驱动缸的输出力；相对的，患者腿部自主的力较小的时候，通过控制器增加下肢驱动缸的输出力，可以实现智能的调节，适应性强，本发明提供一种协调步态反馈装置及应用该装置的智慧型踩步床，包括作用于胸部的牵拉反馈机构和作用于下肢的踏步反馈机构，牵拉反馈机构包括设有压力传感器的胸围，还包括用于控制牵拉反馈机构输出力的控制器，胸围压力传感器与控制器电连接；踏步反馈机构包括下肢驱动缸和由下肢驱动缸驱动的踩踏器，踩踏器上设有下肢压力传感器，控制器控制下肢驱动缸输出力，下肢压力传感器与控制器电连接。不仅可以记录胸围的牵拉力和脚踩踏器的受压力，而且其控制器还可以根据受压力的大小通过来调节牵拉反馈机构的提拉件和下肢驱动缸的输出力，智能可调，产生接近于正常人的协调步态，达到良好的康复效果。
在本发明中，如图5所示，还包括牵拉反馈机构，所述牵拉反馈机构包括用于患者上身穿戴的胸围5，所述胸围5内左右两侧分别设有左胸传感器和右胸传感器，且所述胸围5左右两侧分别设有由所述控制器控制的用于提拉所述胸围5左右两侧高度的提拉件，所述左胸传感器和右胸传感器与所述控制器电连接。作为一个实施例，牵拉反馈机构可以包括左右身体采用对称的两根钢丝与绑带连接，当左右身体出现倾斜时，由左胸传感器和右胸传感器（均为压力传感器）测出左右压力不对称，根据压力的差值给出拉力的大小，再通过提拉件实现对身体的拉动，使身体左右保持平衡，结构简单，使用方便，成本较低，这里的压力差可以为人体正常行走的压力差作为一个标准值，大于这个压力差时候控制器才开始调整。
在本发明中，如图所示，所述提拉件为电动推杆。电动推杆使用YNT-01，为直流电机控制。结构简单，使用效果好。
在本发明中，如图4所示，所述下肢压力传感器包括左下肢压力传感器和右下肢压力传感器（即图中左右脚压力采集），所述踩踏器2包括左踩踏器和右踩踏器，所述左下肢压力传感器和右下肢压力传感器对应设于所述左踩踏器和右踩踏器上且和所述控制器电连接。作为优选，左下肢压力传感器和右下肢压力传感器对应设于所述左踩踏器和右踩踏器的底部及桶壁上，控制器部分主要处理压力传感器（包括左下肢压力传感器、右下肢压力传感器、左胸传感器和右胸传感器）的数据，根据压力情况给出控制信号，控制给与病人左右下肢的三维推力大小，以此控制动态协调，同时控制电动推杆给病人绑带的拉力，进一步保持病人身体的平衡；控制器可以采用Arduinouno来完成整个控制。控制器实时轮流采集压力大小，每组压力采集频率为100Hz，即10ms采集一次压力。踏步反馈机构的运动可以采用空压机经减压阀，再经过调节阀控制推力的大小，调节阀的控制由控制器完成。
在本发明中，如图所示，所述下肢驱动缸1为气缸。此处也可以采用油压缸等，控制方便，价格较低，使用效果好。
在本发明中，如图所示，所述气缸前端还设有调节阀。可以调节气缸的输出力，使用方便。
一种智慧型踩步床，包括床体4，所述床体4上还设有上述的一种协调步态反馈装置。
在本发明中，如图所示，所述床体4包括相互活动连接的床身6和底架7，所述踩踏器设于所述床身6的底部。床身相对于底架可以活动，实现高度或/和角度的调节，使用更加方便。
在本发明中，如图所示，所述床身6一端与所述底架7铰接，另一端连接有用于将所述床身6直立的第二驱动缸61。在需要床身直立的时候，通过第二驱动缸来推动铰接的床身使其立起，实现床体可以转动的功能，结构简单，使用方便。
在本发明中，如图所示，所述底架7包括可升高的活动架9，所述床身6设于所述活动架9上端。实现床体可以升高的功能，结构简单，使用更加方便。
实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种协调步态反馈装置，包括踏步反馈机构，其特征在于：所述踏步反馈机构包括下肢驱动缸（1）和由所述下肢驱动缸（1）驱动作直线往复运动的用于足部踩踏的踩踏器（2）；所述踩踏器（2）上设有下肢压力传感器，还包括用于控制下肢驱动缸（1）输出力的控制器，所述下肢压力传感器与所述控制器电连接；
还包括牵拉反馈机构，所述牵拉反馈机构包括用于患者上身穿戴的胸围（5），所述胸围（5）内左右两侧分别设有左胸传感器和右胸传感器，且所述胸围（5）左右两侧分别设有由所述控制器控制的用于提拉所述胸围（5）左右两侧高度的提拉件，所述左胸传感器和右胸传感器与所述控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种协调步态反馈装置，其特征在于：所述提拉件为电动推杆。
3.根据权利要求2所述的一种协调步态反馈装置，其特征在于：所述下肢压力传感器包括左下肢压力传感器和右下肢压力传感器，所述踩踏器（2）包括左踩踏器和右踩踏器，所述左下肢压力传感器和右下肢压力传感器对应设于所述左踩踏器和右踩踏器上且和所述控制器电连接。
4.根据权利要求1所述的一种协调步态反馈装置，其特征在于：所述下肢驱动缸（1）为气缸。
5.根据权利要求4所述的一种协调步态反馈装置，其特征在于：所述气缸前端还设有调节阀。
6.一种智慧型踩步床，包括床体（4），其特征在于：所述床体（4）上还设有如权利要求1-5任意一项权利要求所述的一种协调步态反馈装置。
7.根据权利要求6所述的一种智慧型踩步床，其特征在于：所述床体（4）包括相互活动连接的床身（6）和底架（7），所述踩踏器设于所述床身（6）的底部。
8.根据权利要求7所述的一种智慧型踩步床，其特征在于：所述床身（6）一端与所述底架（7）铰接，另一端连接有用于将所述床身（6）直立的第二驱动缸（61）。
9.根据权利要求8所述的一种智慧型踩步床，其特征在于：所述底架（7）包括可升高的活动架（9），所述床身（6）设于所述活动架（9）上端。
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