CN106176148A - 康复训练装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的康复训练装置，包括控制器，控制器通过信号线分别与电机、轨道行走器、电磁锁、行程开关和编码器连接，控制器通过有线或无线信号传输还与操控器连接，操控器通过信号线与拉力测量仪连接。康复训练装置，可以设定其吊具行程范围，并在此行程范围内保持稳定的拉力，吊具在行程范围内，能模仿人在行走中的上下起伏，并在起伏中，提拉力仍能保持稳定，可设定的装置的水平移动速度，使用起来更加灵活和安全。该装置可以通过手动操控装置来方便的控制吊具的提升和下降，调节吊具提升力，设定吊具的上下限位，上下限速。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械装置技术领域，具体涉及康复训练装置。
背景技术
许多疾病会造成患者行走障碍，如：神经***疾病、脑血管病、腿部腰部疾病等，以及意外事故受伤都可能造成伤病人员行走功能障碍，影响了患者的日常生活，病情稳定后，常常需要进行康复训练治疗来帮助患者恢复肢体功能。通过康复治疗、康复训练，可以有效的促进病人运动神经的重组和代偿以及肌肉力量、骨骼和关节功能的恢复，从而部分或全部地恢复患者的肢体功能。康复训练和治疗开始的越早，最终恢复的效果就越好，然而在开始阶段，病人往往容易摔跤，且难以承受自己的体重造成的疼痛，为了使病人提早开始肢体功能恢复锻炼，往往会用到减重步行训练，它是肢体运动功能康复训练疗法中的一种基本方法。搀扶、拄拐和水中行走是运用最多也是最基本的减重行走疗法，但他们都有些局限性。为此，有人发明了机械辅助行走装置。
市场上现有的下肢行走康复训练减重架以电机作为动力装置，包括立柱或框架以及其上的吊杆，吊杆下悬设有吊环组件，立柱上设有吊环升降驱动部件，吊杆内缘上设有一组定滑轮，定滑轮上穿设有钢丝绳，上述吊环组件通过钢丝绳与电机连接，电机转动带动钢丝绳直线运动，钢丝绳通过定滑轮再带动吊环组件上下移动，将患者适度吊起，减轻患者下肢的负重，保证患者进行步行、平衡、站立等运动能力康复训练的进行以及训练中的安全。这种装置使用中，仍然有一些不足，由于人体在行走过程中，人体重心不是保持在一条水平线上，而是呈周期性地上下变动，在静止状态下，吊带拉力与被吊起的人体重量相平衡，在康复行走训练中，电机处于停转动状态，当人体重心向上移动时，钢丝绳将变的相对松弛，作用于人体上的拉力会减小；当人体重心向下移动时，钢丝绳会被拉紧，其拉力会趋向增大。忽略钢丝绳的弹性变形，人体在行走中，重心向上时钢丝绳没有减重效果，重心向下时又会过分提拉，破坏了人体行走的正常步态，所以这种减重架不能很好地适应人体行走时重心变化的要求，不能起到良好的减重作用。这类减重训练装置仍不能模仿人的实际行走训练，且把康复训练者束缚在狭小范围内，训练路径缺少姿态单一，与真实行走差距较大，缺少训练的趣味性，容易使训练者产生厌倦感。
发明内容
本发明的目的是提供康复训练装置，解决了现有康复训练装置与减重效果差且与真实行走差距较大的问题。
本发明所采用的技术方案是：康复训练装置，包括控制器，控制器分别与伺服电机、轨道行走器、电磁锁、行程开关和编码器连接，控制器通过无线信号传输还与操控器连接，操控器通过信号线与拉力测量仪连接。
本发明的特点还在于，
控制器包括电源、微处理器、Flash SRAM，PWM发生器和电机驱动器。轨道行走器包括行走支架，行走支架上设置有行走减速器，行走减速器通过行走电机驱动，还包括滚轮。
行走电机为直流电机。
行走电机为直流步进电机。
变速器还包括与伺服电机输出轴连接的小同步带轮，小同步带轮通过同步带与大同步带轮连接，还包括与编码器同轴连接的小齿轮。
提升装置包括吊具，吊具通过吊绳与滑轮连接，还包括丝杆，丝杆上设置有丝筒。
丝筒上设置有导线槽，所述导线槽的宽度与丝杆的螺距相同。
拉力测量仪与吊绳串联。
电机为直流伺服电机或者直流步进电机。
本发明的有益效果是：本发明的康复训练装置，通过吊具为康复者提供一个稳定向上的拉力，拉力大小可以根据需要设定，该拉力在整个训练过程中保持稳定；该装置可以设定其吊具行程范围，模仿人在行走中的上下起伏，可设定的装置的水平移动速度，使用起来更加灵活和安全。例如，行走中的正常起伏，则装置提供的向上拉力始终处于动态稳定状态，使康复者减轻负重，提高行走时的顺畅性、舒适性，如果康复训练者意外失稳，则该装置可以及时增大提拉力使训练者减速，直至停止，避免摔伤碰伤。该装置可以通过手动操控装置来方便的控制吊具的提升和下降，调节吊具提升力，设定吊具的上下限位，上下限速。另外，该装置结构简单，成本低，易于推广。
附图说明
图1是本发明的康复训练装置的***框图；
图2是本发明的康复训练装置的结构示意图；
图3是本发明的康复训练装置的左视图；
图4是本发明的康复训练装置的原理图；
图5是本发明的康复训练装置的数据处理流程图。
图中，1.电机，2.控制器，3.轨道行走器，31.滚轮，32.行走电机，33.行走减速器，34.行走支架，4.变速器，41.小同步带轮，42.同步带，43.大同步带轮，44.小齿轮，5.电磁锁，6.行程开关，7.编码器，8.提升装置，81.吊绳，82.吊具，83.滑轮，84.丝杆，85.丝筒，9.拉力测量仪，10.操控器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了康复训练装置，如图1所示，包括控制器2，控制器2分别与电机1、轨道行走器3、电磁锁5、行程开关6和编码器7连接，控制器2通过有线或无线信号传输还与操控器10连接，操控器10通过信号线与拉力测量仪9连接，拉力测量仪9与提升装置8连接，控制器2包括电源、微处理器、Flash SRAM，PWM发生器和电机驱动器；
如图2和图3所示，轨道行走器3包括行走支架34，行走支架34上设置有行走减速器33，行走减速器33通过行走电机32驱动，还包括滚轮31，行走电机32为步进电机，变速器4还包括与电机1输出轴连接的小同步带轮41，小同步带轮41通过同步带42与大同步带轮43连接，还包括与编码器7同轴连接的小齿轮44，提升装置8包括吊具82，吊具82通过吊绳81与滑轮83连接，还包括丝杆84，丝杆84上设置有丝筒85，丝筒85上设置有导线槽，导线槽的宽度与丝杆84的槽宽相同，拉力测量仪9与吊绳81串联。
如图4所示，康复训练装置采用分散控制方式，控制器2以微处理器为控制核心，其任务是接受操控器10的信号以及电机1、轨道行走器3、电磁锁5、行程开关6和编码器7的反馈信号，并对信号加以处理，生成控制指令，进而控制驱动提升装置8；控制器10以微处理器为控制核心，其任务是接受处理末端操作信号并传递给控制器2，控制器2与操控器10之间采用RS232串口通讯方式；如图5所示，提升装置8的恒提升力控制原理是利用末端的拉力检测仪检测提升装置对训练者施加的提升力，通过控制器2的在线的实时处理，及时响应操作者的上下动作时提升力的波动，实时调整电机驱动器，对提升力进行实时动态调整；拉力检测仪9实时检测吊绳81的拉力值，并将处理后的拉力值信号通过操控器10传递给控制器2，同时避免控制信号在传递过程中受其他噪声信号的干扰。
整个控制***的构成主要有微处理器、功率放大模块、通讯模块、滤波电路模块等组成。其中微处理器主要负责控制算法的计算，功率放大模块实现PWM信号的放大及电机的过流保护，滤波放大电路模块实现对操控器和拉力检测仪信号的处理，通讯模块负责与控制器进行通讯。在***运行的过程中，用微处理器内部的定时器产生周期为5ms的时间中断，以便使采样时间任务由就绪状态进入运行状态，在采样时间任务中，通过正交编码计数器，经过辨向，得到电机当前速度和位置，然后通过位置及速度闭环算法得到应该所要求输出的控制量，即PWM占空比，经过功率放大，以驱动电机。在这个过程中驱动模块的电流采样环节对电机的电流进行实时的检测，当电流超过规定值时，电流截止保护电路会产生相应的信号来关闭驱动模块以保护电动机，微处理器通过中断对末端操作器的命令进行检测，以实时的响应来自末端操作器的各种命令，并做出应答。
本装置有三层限位安全保护：软件限位保护、电气限位保护、结构级限位保护，保证了操作员、训练人员以及设备的安全；在吊具的提升过程中，控制器2中的处理器根据人体工程及操作者的实际感受对提升力和提升速度加以控制，实现平稳启动和停止。
微控制电脑通过对拉力检测仪和编码器采集的数据进行分析处理，得到训练者的训练数据，如速度，距离，实际，减重提升力等，并对训练者的的训练状态进行分析判断，对训练者的康复状态进行分析。在训练人员训练中的正常起伏范围内，保证提升力处在操作人员设定的正常范围内，并保持稳定；当位移传感器探测到位移接近极限时，装置会报警提示；当位移传感器探测到位移超界时，装置在报警的同时，微控制电脑会根据传感器的反馈值，控制电机电流，进行增大或减小电机提升力、紧急刹车等相应的动作并在操作者设定的范围内使吊具停止运动，保证训练者的安全。
该装置在工作中，如果载荷重量超出设定的正常范围，拉力检测仪发出警报，采取动作，直至临时悬停，待操作人员或训练者做相应处理后，方可启动装置恢复工作。
康复训练装置，通过吊具为康复者提供一个稳定向上的拉力，拉力大小可以根据需要设定，该拉力在整个训练过程中保持稳定；该装置可以设定其吊具行程范围，模仿人在行走中的上下起伏，可设定的装置的水平移动速度，使用起来更加灵活和安全。例如，行走中的正常起伏，则装置提供的向上拉力始终处于动态稳定状态，使康复者减轻负重，提高行走时的顺畅性、舒适性，如果康复训练者意外失稳，则该装置可以及时增大提拉力使训练者减速，直至停止，避免摔伤碰伤。该装置可以通过手动操控装置来方便的控制吊具的提升和下降，调节吊具提升力，设定吊具的上下限位，上下限速。另外，该装置结构简单，成本低，易于推广。
Claims (10)
1.康复训练装置，其特征在于，包括控制器(2)，控制器(2)分别与电机(1)、轨道行走器(3)、电磁锁(5)、行程开关(6)和编码器(7)连接，所述控制器(2)通过有线或无线信号传输还与操控器(10)连接，操控器(10)通过信号线与拉力测量仪(9)连接，所述拉力测量仪(9)与提升装置(8)连接。
2.根据权利要求1所述的康复训练装置，其特征在于，所述控制器(2)包括电源、微处理器、Flash SRAM，PWM发生器和电机驱动器。
3.根据权利要求1所述的康复训练装置，其特征在于，所述轨道行走器(3)包括行走支架(34)，所述行走支架(34)上设置有行走减速器(33)，行走减速器(33)通过行走电机(32)驱动，还包括滚轮(31)。
4.根据权利要求3所述的康复训练装置，其特征在于，所述行走电机(32)为直流电机。
5.根据权利要求3所述的康复训练装置，其特征在于，所述行走电机(32)为直流步进电机。
6.根据权利要求1所述的康复训练装置，其特征在于，所述变速器(4)还包括与电机(1)输出轴连接的小同步带轮(41)，小同步带轮(41)通过同步带(42)与大同步带轮(43)连接，大同步带轮(43)与长圆柱齿轮(44)同轴固定，圆柱齿轮(44)带动丝筒齿轮(46)转动，从而驱动丝筒旋转，使吊具(8)上下运动。
7.根据权利要求1所述的康复训练装置，其特征在于，所述提升装置(8)包括吊具(82)，吊具(82)通过吊绳(81)与滑轮(83)连接，还包括丝杆(84)，所述丝杆(84)上设置有丝筒(85)。
8.根据权利要求7所述的康复训练装置，其特征在于，所述丝筒(85)上设置有导线槽，所述导线槽的宽度与丝杆(84)的螺距相同。
9.根据权利要求7所述的康复训练装置，其特征在于，所述拉力测量仪(9)与吊绳(81)串联。
10.根据权利要求1所述的康复训练装置，其特征在于，所述电机(1)为直流伺服电机或者直流步进电机。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Gui Jianchuang Inventor after: Luo Xiaobing Inventor before: Gui Jianchuang |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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Effective date of registration: 20170602 Address after: 201 B-2 building 81, East Yongshun Avenue, Luogang District, Guangdong, Guangzhou 510663, China Applicant after: Guangzhou longzhijie Rehabilitation Nursing Technology Co. Ltd. Address before: 712000, No. 1, automobile industrial park, Qin Qin District, Shaanxi, Xianyang Applicant before: Shaanxi Aike Rui medical instrument limited company |
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Application publication date: 20161207 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |