CN111939525A - 一种等速肌力训练***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等速肌力训练***及其控制方法，其中***包括动力组件和控制组件，动力组件包括：输出杆；动力模块，动力模块包括电机和减速机，减速机的一端设有转轴，转轴与输出杆固定连接，减速机的另一端与电机连接，电机的输入端与控制组件的输出端连接；角度采集模块，角度采集模块用于采集输出杆的角度参数，角度采集模块的输出端与控制组件的第一输入端连接；扭矩采集模块，扭矩采集模块用于采集转轴的扭矩参数，扭矩采集模块的输出端与控制组件的第二输入端连接。本发明可以将肢体重力的影响降至最低，大大提高了肌力测试的准确性、可对比性，提高了等速肌力训练的训练效率。本发明可广泛应用于运动器械技术领域。

Description

一种等速肌力训练***及其控制方法

技术领域

本发明涉及运动器械技术领域，尤其涉及一种等速肌力训练***及其控制方法。

背景技术

肌肉功能检查和评价是康复医学中最基本、最重要的内容之一。常用的肌肉功能检查包括等长肌力、等张肌力和等速肌力检查等。由于等速运动技术在肌肉功能测试上具有很好的准确性、可靠性和可重复性，在肌力训练上具有很好的安全性、高效性和合理性，故在体育训练及康复医学的临床实践和科学研究中有广泛的应用前景。

等速运动，又称可调节抗阻运动或恒定角速度运动，指利用专门设备，根据运动过程的肌力大小变化，相应调节外加阻力，使整个关节运动依预先设定速度运动，运动过程中肌肉用力仅使肌张力增高，力矩输出增加。等速运动能依肌力强弱、肌肉长度变化、力臂长短、疼痛疲惫等状况，提供适合其肌肉本身的最大阻力，且不会超过其负荷的极限。因此，等速运动具有相当高的效率与安全性。

等速设备的输出杆通过配件(连接件)与肢体进行连接，肢体主动用力以带动输出杆旋转，进行肌力测试与训练。

等速肌力测试与训练设备通过采集转轴的扭矩得到肢体输出的力矩值，从而可以得到肢体的实时肌力。然而传统的等速肌力测试与训练设备存在以下缺点：

1)在等速肌力的测试过程中，没有考虑肢体重力以及配件重力对测试结果的影响，从而导致肌力测试的结果并不准确。以膝关节屈伸运动为例，在伸展运动过程中，会受到肢体重力以及配件重力的制约，肢体输出的力量部分用于克服重力，导致等速设备测量到的力矩值实际上是肢体输出的力矩值减去重力产生的力矩值，即测量的力矩值小于肢体输出的力矩值；而在屈曲运动过程中，会受到肢体重力以及配件重力的协助，导致等速设备测量到的力矩值实际上是肢体输出的力矩值加上重力产生的力矩值，即测量的力矩值大于肢体输出的力矩值；且不同使用者之间的体重存在差异，相应地，肢体重力对测试数据的影响也不一样，导致不同人之间的肌力测试数据无法进行客观有效的对比分析。

2)等速设备在实际应用中，肌力3至4级的使用者因为受到肢体和配件重力的制约，很难进行关节全范围运动。以肩关节屈伸运动为例，手臂由垂直向下抬至垂直向上的过程中，当手臂运动至水平位置时，手臂和配件重力给手臂造成的负荷最大，肌力偏弱的使用者很难继续向上伸展，无法完成关节全范围运动，限制了等速肌力训练的训练效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种准确、高效的等速肌力训练***及其控制方法。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种等速肌力训练***，包括动力组件和控制组件，所述动力组件包括：

输出杆；

动力模块，所述动力模块包括电机和减速机，所述减速机的一端设有转轴，所述转轴与所述输出杆固定连接，所述减速机的另一端与所述电机连接，所述电机的输入端与所述控制组件的输出端连接；

角度采集模块，所述角度采集模块用于采集所述输出杆的角度参数，所述角度采集模块的输出端与所述控制组件的第一输入端连接；

扭矩采集模块，所述扭矩采集模块用于采集所述转轴的扭矩参数，所述扭矩采集模块的输出端与所述控制组件的第二输入端连接。

进一步，所述角度采集模块为编码器，所述编码器安装于所述电机上，所述编码器的输出端与所述控制组件的第一输入端连接。

进一步，所述扭矩采集模块包括电阻应变片、信号处理单元以及信号传输单元，所述电阻应变片安装于所述转轴上，所述电阻应变片的输出端通过所述信号处理单元和所述信号传输单元连接至所述控制组件的第二输入端。

进一步，所述电阻应变片为全桥应变片。

进一步，所述动力组件还包括：

壳体，所述动力模块、所述角度采集模块和所述扭矩采集模块均设置于所述壳体内；

限位装置，所述限位装置固定在所述壳体一端，所述转轴穿设所述限位装置，并从所述限位装置伸出与所述输出杆固定连接。

进一步，所述控制组件包括处理器和电机驱动器，所述处理器的输出端通过所述电机驱动器连接至所述电机的输入端，所述角度采集模块的输出端与所述处理器的第一输入端连接，所述扭矩采集模块的输出端与所述处理器的第二输入端连接。

进一步，所述等速肌力训练***还包括人机交互组件，所述人机交互组件包括显示器和输入装置，所述显示器和所述输入装置均与所述处理器电连接。

进一步，所述等速肌力训练***还包括底座组件，所述底座组件包括：

底座，所述底座的一端与所述控制组件固定连接；

旋转升降机构，所述旋转升降机构与所述动力组件连接，所述旋转升降机构包括第一调节杆和第二调节杆，所述第一调节杆用于调节所述动力组件的高度，所述第二调节杆用于调节所述动力组件的旋转角度。

进一步，所述等速肌力训练***还包括座椅组件，所述座椅组件包括座椅和座椅调节机构，所述座椅通过所述座椅调节机构活动设置在所述底座上。

本发明所采用的第二技术方案是：

一种等速肌力训练***的控制方法，用于通过上述等速肌力训练***执行，包括以下步骤：

角度采集模块采集输出杆的角度参数并将所述角度参数传输至控制组件；

控制组件根据所述角度参数和预先获取的肢体重力力矩参数得到肢体重力对转轴的第一力矩；

控制组件通过电机对转轴输出第二力矩，所述第二力矩与所述第一力矩大小相同且方向相反；

扭矩采集模块采集转轴的扭矩参数并将所述扭矩参数传输至控制组件；

控制组件根据所述扭矩参数和所述第一力矩得到肢体的肌力参数。

进一步，所述控制方法还包括获取肢体重力力矩参数的步骤，其具体为：

角度采集模块采集输出杆的静止角度参数并将所述静止角度参数传输至控制组件；

扭矩采集模块采集转轴的静止扭矩参数并将所述静止扭矩参数传输至控制组件；

控制组件根据所述静止角度参数和所述静止扭矩参数得到肢体重力力矩参数；

其中，所述静止角度参数和所述静止扭矩参数是在肢体与输出杆静止不动时采集得到的。

本发明的有益效果是：本发明一种等速肌力训练***及其控制方法，在肢体进行等速肌力训练时通过角度采集模块实时采集输出杆的角度参数得到肢体重力对转轴的第一力矩，然后通过电机对转轴输出与第一力矩相抵消的第二力矩，这样可以将肢体重力对等速运动的影响降至最低，进而通过扭矩采集模块实时采集转轴的扭矩参数，根据该扭矩参数和第一力矩即可得到准确的肌力测试结果。本发明可以将肢体重力的影响降至最低，大大提高了肌力测试的准确性、可对比性，同时也有助于肌力较弱的使用者使用等速设备进行训练，以增强肌力力量、改善肢体运动功能，提高了等速肌力训练的训练效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的等速肌力训练***的整体结构图；

图2为本发明实施例提供的动力组件的***结构图；

图3为本发明实施例提供的等速肌力训练***的信号连接示意图；

图4为本发明实施例提供的输出杆在竖直平面内的转动角度示意图；

图5为本发明实施例提供的等速肌力训练***的控制方法的步骤流程图。

附图标记：

1、底座组件；2、动力组件；3、控制组件；4、座椅组件；5、人机交互组件；11、底座；12、旋转升降机构；121、第一调节杆；122、第二调节杆；21、输出杆；22、动力模块；221、电机；222、减速机；2221、转轴；23、角度采集模块；24、扭矩采集模块；241、电阻应变片；242、信号处理单元；243、信号传输单元；25、壳体；26、限位装置；31、处理器；32、电机驱动器；41、座椅；42、座椅调节机构；51、显示器；52、输入装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

在本发明的描述中，多个的含义是两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。

参照图1至3，本发明实施例提供了一种等速肌力训练***，包括动力组件2和控制组件3，动力组件2包括：

输出杆21；

动力模块22，动力模块22包括电机221和减速机222，减速机222的一端设有转轴2221，转轴2221与输出杆21固定连接，减速机222的另一端与电机221连接，电机221的输入端与控制组件3的输出端连接；

角度采集模块23，角度采集模块23用于采集输出杆21的角度参数，角度采集模块23的输出端与控制组件3的第一输入端连接；

扭矩采集模块24，扭矩采集模块24用于采集转轴2221的扭矩参数，扭矩采集模块24的输出端与控制组件3的第二输入端连接。

具体地，动力模块22用于为输出杆21提供动力；输出杆21的角度参数是指输出杆21在竖直平面内的倾斜角度，可通过在输出杆21上设置姿态传感器、在转轴2221上设置姿态传感器和在电机221内设置编码器等方式实现，由于输出杆21与转轴2221固定连接，因此两者的角度参数一致，而输出杆21和电机221通过减速机222连接，在已知减速机222的传动比的情况，根据编码器采集的电机221转动角度和转动圈数也可以得到输出杆21的角度参数；转轴2221的扭矩实际上是肢体肌力和肢体重力协同作用的结果，可通过电阻应变片241将转轴2221的形变转换为电信号，从而可以对转轴2221的扭矩进行采集。

本发明实施例在肢体进行等速肌力训练时通过角度采集模块23实时采集输出杆21的角度参数得到肢体重力对转轴2221的第一力矩，然后通过电机221对转轴2221输出与第一力矩相抵消的第二力矩，这样可以将肢体重力对等速运动的影响降至最低，进而通过扭矩采集模块24实时采集转轴2221的扭矩参数，根据该扭矩参数和第一力矩即可得到准确的肌力测试结果。本发明实施例可以将肢体重力的影响降至最低，大大提高了肌力测试的准确性、可对比性，同时也有助于肌力较弱的使用者使用等速设备进行训练，以增强肌力力量、改善肢体运动功能，提高了等速肌力训练的训练效率。

进一步作为可选的实施方式，角度采集模块23为编码器，编码器安装于电机221上，编码器的输出端与控制组件3的第一输入端连接。

具体地，将编码器是安装于电机221上可以测量磁极位置和电机221转角、转速等数据，从而得到输出杆21的角度参数，本发明实施例采用编码器作为角度采集模块23相比使用姿态传感器而言测量结果更加准确，进一步提高了肌力测试的准确性和等速肌力训练的效率。

参照图2和3，扭矩采集模块24包括电阻应变片241、信号处理单元242以及信号传输单元242，电阻应变片241安装于转轴2221上，电阻应变片241的输出端通过信号处理单元242和信号传输单元242连接至控制组件3的第二输入端。

具体地，扭矩采集模块24用于采集使用者通过输出杆21施加至转轴2221上的扭矩参数。扭矩采集模块24包括电阻应变片241、信号处理单元242和信号传输单元242，电阻应变片241粘贴在减速机222的转轴2221表面，电阻应变片241可以将转轴2221的机械形变转换为电阻变化，然后由信号处理单元242将电阻应变片241的模拟信号放大、滤波，并经模数转换器转化成数字信号。信号传输单元242采用电刷式集流环方式，在连续旋转的同时，在固定位置与旋转位置之间传输电源和信号，将采集到的扭矩数据传输至控制组件3。

进一步作为可选的实施方式，电阻应变片241为全桥应变片。

具体地，电阻应变片241可采用为单片全桥应变片，全桥应变片只测量转轴2221的扭转应力，转轴2221的径向力与轴向力不会对扭转应力的测量产生影响，可消除在不同倾斜角度下动力组件2自身重力的影响，而传统的等速设备采用非全桥应变片无法消除动力组件2在不同倾斜角度的重力影响。此外，单片全桥应变片比多片应变片组成的全桥更方便粘贴，减少制作工序。

参照图2，进一步作为可选的实施方式，动力组件2还包括：

壳体25，动力模块22、角度采集模块23和扭矩采集模块24均设置于壳体25内；

限位装置26，限位装置26固定在壳体25一端，转轴2221穿设限位装置26，并从限位装置26伸出与输出杆21固定连接。

具体地，限位装置26用于限定使用者的肢体运动范围，避免对使用者造成肢体或关节损伤。

参照图3，进一步作为可选的实施方式，控制组件3包括处理器31和电机驱动器32，处理器31的输出端通过电机驱动器32连接至电机221的输入端，角度采集模块23的输出端与处理器31的第一输入端连接，扭矩采集模块24的输出端与处理器31的第二输入端连接。

具体地，处理器31用于根据实时采集的角度参数，控制电机221输出相应的力矩抵消肢体重力对转轴2221的影响，并且根据实时采集的扭矩参数计算得到肢体肌力数据。

参照图1和3，进一步作为可选的实施方式，等速肌力训练***还包括人机交互组件5，人机交互组件5包括显示器51和输入装置52，显示器51和输入装置52均与处理器31电连接。

具体地，输入装置52用于对等速肌力训练***的工作模式和运行参数进行设定，显示器51用于显示肢体肌力测试的结果。

参照图1，进一步作为可选的实施方式，等速肌力训练***还包括底座椅组件1，底座椅组件1包括：

底座11，底座11的一端与控制组件3固定连接；

旋转升降机构12，旋转升降机构12与动力组件2连接，旋转升降机构12包括第一调节杆121和第二调节杆122，第一调节杆121用于调节动力组件2的高度，第二调节杆122用于调节动力组件2的旋转角度。

具体地，底座11用于固定放置等速肌力训练***，旋转升降机构12用于根据使用者实际情况对动力组件2进行位置调节。

参照图1，进一步作为可选的实施方式，等速肌力训练***还包括座椅组件4，座椅组件4包括座椅41和座调节机构42，座椅41通过座调节机构42活动设置在底座11上。

具体地，座椅41和座调节机构42的设置可便于使用者根据自身情况调节肢体状态，以进行等速肌力训练。

以上是对本发明实施例的***结构进行了说明，下面结合上述***结构对本发明实施例的原理及相关设定做进一步说明。

如图4所示为输出杆21在竖直平面内的转动角度示意图。为更方便地阐述本发明实施例的原理现进行相关设定及说明如下：

1)定义输出杆21竖直向下时，输出杆21的角度θ为0°，按顺时针方向转动，角度θ递增，按逆时针方向转动，角度θ递减。例如：顺时针转动90°，则输出杆21的角度θ为90°，逆时针转动90°，则输出杆21的角度θ为-90°，依此类推。特别地，当输出杆21竖直向上时，输出杆21的角度θ为180°(或-180°，在本发明实施例中无影响)。

2)设定肢体的运动范围，顺时针方向运动的最大位置为P1(对应输出杆21角度为-90°)，逆时针方向运动的最大位置P2(对应输出杆21角度为90°)。

3)定义力矩值为正数时，表示力矩方向为顺时针方向，力矩值为负数时，表示力矩方向为逆时针方向。

4)根据肢体的运动位置来设定电机221的转动方向：

肢体顺时针从位置P2向位置P1运动，设定电机221的转动方向为顺时针方向。在运动至位置P1之前，即使肢体逆时针方向用力，也不改变电机221的转动方向。在运动至位置P1之后，改变电机221的转动方向为逆时针方向。

肢体逆时针从位置P1向位置P2运动，设定电机221的转动方向为逆时针方向。在运动至位置P2之前，即使肢体顺时针方向用力，也不改变电机221的转动方向。在运动至位置P2之后，改变电机221的转动方向为顺时针方向。

5)通过电机221限速的方式实现肢体等速运动。根据牛顿运动定律，肢体在匀速运动过程中，肢体的作用力与电机221的反作用力大小相等。当肌力增大，电机221相应地增大阻力，当肌力减小，电机221相应地减小阻力。

肢体顺时针从位置P2向位置P1运动，设定电机221的最大转速为V1。肢体顺时针方向用力，带动电机221加速至V1，肢体继续增大力量，电机221保持速度V1不变，运动过程中肌肉用力仅使肌张力增高，力矩输出增加，但运动速度恒定。肢体逆时针方向用力或者停止用力，电机221减速至停止。

肢体逆时针从位置P1向位置P2运动，设定电机221的最大转速为V2。肢体逆时针方向用力，带动电机221加速至V2，肢体继续增大力量，电机221保持速度V2不变，运动过程中肌肉用力仅使肌张力增高，力矩输出增加，但运动速度恒定。肢体顺时针方向用力或者停止用力，电机221减速至停止。

本发明实施例的等速肌力训练***在训练前预先调整底座椅组件1、动力组件2和座椅组件4的位置，使肢体的运动轴心与电机221的旋转轴心同轴对齐，然后输出杆21通过配件与肢体进行连接，肢体主动用力带动输出杆21旋转，然后通过电机限速实现等速运动，从而进行肌力测试与训练。

应当理解的是，在肢体等速运动过程中，转轴2221保持匀速转动，此时肢体通过输出杆21对转轴2221产生一定扭矩，转轴2221自身产生一定的机械形变克服该扭矩，而电阻应变片241则可以将转轴2221的机械形变转化为电信号，最终得到该扭矩的数值。但是该扭矩实际上是肢体重力和肢体肌力协同作用的结果，因此通过该扭矩的数值并不能准确得到肢体的肌力。而随着输出杆21角度的变化，肢体重力对转轴2221作用的力矩的大小和方向也时刻在变化，因此本发明实施例实时采集输出杆21的角度，从而得到当前时刻肢体重力对转轴2221的力矩，然后再通过扭矩采集模块24采集转轴2221的扭矩，根据得到的扭矩和当前时刻肢体重力对转轴2221的力矩就能够准确计算出肢体的肌力大小。

下面对本发明实施例的控制方法进行说明。

参照图5，本发明实施例提供了一种等速肌力训练***的控制方法，用于通过上述等速肌力训练***执行，包括以下步骤：

S101、角度采集模块23采集输出杆21的角度参数并将角度参数传输至控制组件3；

S102、控制组件3根据角度参数和预先获取的肢体重力力矩参数得到肢体重力对转轴2221的第一力矩；

具体地，肢体重力力矩参数为输出杆21处于水平位置时，肢体重力对转轴2221的力矩大小。肢体重力力矩参数可根据肢体重力和对转轴2221作用的力臂得到，也可以在训练前通过本发明实施例的等速肌力训练***测试得到。

S103、控制组件3通过电机221对转轴2221输出第二力矩，第二力矩与第一力矩大小相同且方向相反；

具体地，通过电机221输出力矩来抵消重力产生的力矩，可以使肢体在零重力的状态下进行运动。定义肢体重力力矩参数为Mg，定义输出杆21在竖直平面内的四个区域如图4中所示，第一力矩M1与第二力矩M2的几种情况具体如下：

A1、若肢体顺时针运动，当输出杆21在第三区域或第四区域中，输出杆21的角度为θ1，肢体重力提供阻力，制约肢体作顺时针方向的运动，此时肢体重力对转轴2221的第一力矩为逆时针方向，第一力矩可以表示为M1＝-Mg×sinθ1，电机221实时输出顺时针方向的第二力矩，大小与第一力矩相同，以抵消肢体重力对转轴2221产生的力矩，第二力矩可以表示为M2＝-M1＝Mg×sinθ1；

A2、若肢体顺时针运动，当输出杆21在第一区域或第二区域中，输出杆21的角度为θ2，肢体重力提供助力，协助肢体作顺时针方向的运动，此时肢体重力对转轴2221的第一力矩为顺时针方向，第一力矩可以表示为M1＝-Mg×sinθ2，电机221实时输出逆时针方向的第二力矩，大小与第一力矩相同，以抵消肢体重力对转轴2221产生的力矩，第二力矩可以表示为M2＝-M1＝Mg×sinθ2；

A3、若肢体逆时针运动，当输出杆21在第三区域或第四区域中，输出杆21的角度为θ3，肢体重力提供助力，协助肢体作逆时针方向的运动，此时肢体重力对转轴2221的第一力矩为逆时针方向，第一力矩可以表示为M1＝-Mg×sinθ3，电机221实时输出顺时针方向的第二力矩，大小与第一力矩相同，以抵消肢体重力对转轴2221产生的力矩，第二力矩可以表示为M2＝-M1＝Mg×sinθ3；

A4、若肢体逆时针运动，当输出杆21在第一区域或第二区域中，输出杆21的角度为θ4，肢体重力提供阻力，制约肢体作逆时针方向的运动，此时肢体重力对转轴2221的第一力矩为顺时针方向，第一力矩可以表示为M1＝-Mg×sinθ4，电机221实时输出逆时针方向的第二力矩，大小与第一力矩相同，以抵消肢体重力对转轴2221产生的力矩，第二力矩可以表示为M2＝-M1＝Mg×sinθ4。

根据上述几种情况的分析可知，第一力矩M1、第二力矩M2与输出杆角度参数θ的关系为，M2＝-M1＝Mg×sinθ，应该理解的是，当θ位于第一区域或第二区域时，sinθ小于0，第一力矩为顺时针方向，第二力矩为逆时针方向；当θ位于第三区域或第四区域时，sinθ大于0，第一力矩为逆时针方向，第二力矩为顺时针方向。

特别地，当输出杆21竖直向上或竖直向下时，肢体重力对转轴2221产生的是径向力，此时肢体重力对转轴2221的力矩为零，肢体重力并不影响转轴2221扭矩的测量，也不会制约或者协助肢体运动，因此，电机221无需输出力矩来抵消重力产生的力矩。

S104、扭矩采集模块24采集转轴2221的扭矩参数并将扭矩参数传输至控制组件3；

S105、控制组件3根据扭矩参数和第一力矩得到肢体的肌力参数。

具体地，肌力参数为肢体肌力对转轴2221的力矩，根据此时转轴2221的扭矩M3和当前时刻肢体重力对转轴2221的第一力矩M1就能够准确计算出肢体的肌力对转轴2221的力矩M4。由于转轴2221产生了形变，其扭矩是肢体重力和肢体肌力共同作用的结果，因此有M3＝M1+M4，即可以计算出肢体肌力对转轴2221的力矩M4＝M3-M1＝M3+Mg×sinθ。

本发明实施例在肢体进行等速肌力训练时通过角度采集模块23实时采集输出杆21的角度参数得到肢体重力对转轴2221的第一力矩，然后通过电机221对转轴2221输出与第一力矩相抵消的第二力矩，这样可以将肢体重力对等速运动的影响降至最低，进而通过扭矩采集模块24实时采集转轴2221的扭矩参数，根据该扭矩参数和第一力矩即可得到准确的肌力测试结果。本发明实施例可以将肢体重力的影响降至最低，大大提高了肌力测试的准确性、可对比性，同时也有助于肌力较弱的使用者使用等速设备进行训练，以增强肌力力量、改善肢体运动功能，提高了等速肌力训练的训练效率。

进一步作为可选的实施方式，上述控制方法还包括获取肢体重力力矩参数的步骤，其具体为：

B1、角度采集模块23采集输出杆21的静止角度参数并将静止角度参数传输至控制组件3；

B2、扭矩采集模块24采集转轴2221的静止扭矩参数并将静止扭矩参数传输至控制组件3；

B3、控制组件3根据静止角度参数和静止扭矩参数得到肢体重力力矩参数；

其中，静止角度参数和静止扭矩参数是在肢体与输出杆21静止不动时采集得到的。

具体地，在训练前通过本发明实施例的等速肌力训练***测试得到肢体重力力矩参数，这样能够将连接肢体与输出杆21的相关配件的重力影响也考虑在内，进一步提升了肌力测试的准确性。具体实现方式为：将肢体尽可能水平放置，锁定电机221不动，使用者完全放松肢体，使肢体处于不用力的状态下；获取此时静止角度参数为θ0，静止扭矩参数为M0，由于肢体不用力，因此有|M0|＝Mg×|sinθ0|，通过控制组件3计算肢体以及配件在水平位置的重力力矩大小，即为肢体重力力矩参数，可以表示为Mg＝|M0/sinθ0|，其中||表示绝对值。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。上述方法可以使用标准编程技术—包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机***通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机***的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。上述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，上述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所描述步骤的指令或程序时，本文所描述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所描述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所描述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种等速肌力训练***，其特征在于，包括动力组件和控制组件，所述动力组件包括：

输出杆；

动力模块，所述动力模块包括电机和减速机，所述减速机的一端设有转轴，所述转轴与所述输出杆固定连接，所述减速机的另一端与所述电机连接，所述电机的输入端与所述控制组件的输出端连接；

角度采集模块，所述角度采集模块用于采集所述输出杆的角度参数，所述角度采集模块的输出端与所述控制组件的第一输入端连接；

扭矩采集模块，所述扭矩采集模块用于采集所述转轴的扭矩参数，所述扭矩采集模块的输出端与所述控制组件的第二输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种等速肌力训练***，其特征在于，所述角度采集模块为编码器，所述编码器安装于所述电机上，所述编码器的输出端与所述控制组件的第一输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种等速肌力训练***，其特征在于，所述扭矩采集模块包括电阻应变片、信号处理单元以及信号传输单元，所述电阻应变片安装于所述转轴上，所述电阻应变片的输出端通过所述信号处理单元和所述信号传输单元连接至所述控制组件的第二输入端。

4.根据权利要求1所述的一种等速肌力训练***，其特征在于，所述动力组件还包括：

壳体，所述动力模块、所述角度采集模块和所述扭矩采集模块均设置于所述壳体内；

限位装置，所述限位装置固定在所述壳体一端，所述转轴穿设所述限位装置，并从所述限位装置伸出与所述输出杆固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种等速肌力训练***，其特征在于，所述控制组件包括处理器和电机驱动器，所述处理器的输出端通过所述电机驱动器连接至所述电机的输入端，所述角度采集模块的输出端与所述处理器的第一输入端连接，所述扭矩采集模块的输出端与所述处理器的第二输入端连接。

6.根据权利要求5所述的一种等速肌力训练***，其特征在于，所述等速肌力训练***还包括人机交互组件，所述人机交互组件包括显示器和输入装置，所述显示器和所述输入装置均与所述处理器电连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种等速肌力训练***，其特征在于，所述等速肌力训练***还包括底座组件，所述底座组件包括：

底座，所述底座的一端与所述控制组件固定连接；

旋转升降机构，所述旋转升降机构与所述动力组件连接，所述旋转升降机构包括第一调节杆和第二调节杆，所述第一调节杆用于调节所述动力组件的高度，所述第二调节杆用于调节所述动力组件的旋转角度。

8.根据权利要求7所述的一种等速肌力训练***，其特征在于，所述等速肌力训练***还包括座椅组件，所述座椅组件包括座椅和座椅调节机构，所述座椅通过所述座椅调节机构活动设置在所述底座上。

9.一种等速肌力训练***的控制方法，用于通过如权利要求1至8任一项所述的等速肌力训练***执行，其特征在于，包括以下步骤：

角度采集模块采集输出杆的角度参数并将所述角度参数传输至控制组件；

控制组件根据所述角度参数和预先获取的肢体重力力矩参数得到肢体重力对转轴的第一力矩；

控制组件通过电机对转轴输出第二力矩，所述第二力矩与所述第一力矩大小相同且方向相反；

扭矩采集模块采集转轴的扭矩参数并将所述扭矩参数传输至控制组件；

控制组件根据所述扭矩参数和所述第一力矩得到肢体的肌力参数。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括获取肢体重力力矩参数的步骤，其具体为：

角度采集模块采集输出杆的静止角度参数并将所述静止角度参数传输至控制组件；

扭矩采集模块采集转轴的静止扭矩参数并将所述静止扭矩参数传输至控制组件；

控制组件根据所述静止角度参数和所述静止扭矩参数得到肢体重力力矩参数；

其中，所述静止角度参数和所述静止扭矩参数是在肢体与输出杆静止不动时采集得到的。

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