CN117883051B - 基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置及测试方法，涉及医疗器械技术领域，包括显示模块、扶手模块和测试模块；测试模块包括气缸组件、底板、支撑板和测试万向节；气缸组件包括动态刚度控制气缸和动静转换气缸，动态刚度控制气缸连接有动态气缸支路，动态刚度控制气缸上连接有动态支路控制阀，动态气缸支路连接有动态气缸干路，动态气缸干路连接有动态泄气阀；动静转换气缸连接有动静转换支路，动静转换支路连接有动静转换干路，动静转换干路上连接有动静转换泄气阀；动态气缸干路和动静转换干路连接于二位三通换向阀两个出气口，二位三通换向阀进气口连接有气泵。本发明能够实现动态刚度控制气缸和动静转换气缸的精确调控。

Description

基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置及测试方法。

背景技术

平衡能力是指维持身体姿势的能力，特别在较小的支撑面上，控制身体重心的能力。平衡能力是人类一切静态与动态活动的基础能力。人任何运动几乎都是在维持身体平衡的状态下进行的，其受着诸多因素的影响，各因素间又相互补偿和相互影响。平衡能力作为人体的一项基本能力，对我们正常人的日常生活也起着非常重要的作用，尤其对于一些老年人或患有某些疾病的人员，提前对其平衡能力进行测定和了解，会有助于对某些疾病的提前预警，并进行针对性的训练。比如可以提前预警老年人的跌倒，并进行对应的训练减少跌倒的发生。

目前的平衡能力检测设备主要分为静平衡和动平衡两种。静平衡检测多以足底压力传感器为基础，测定人静态非扰动情况的平衡能力，测试不够全面。为增加测试全面性，通常需要测试者完成特定的测试动作，比如单脚站立，闭眼起蹲等，程序相对繁琐。另外静平衡检测设备因为较难产生运动，难以实现对平衡能力有缺陷的人进行改进训练。动平衡检测设备的检测平台在人体站立上后会自动地产生扰动，平衡能力的测定是通过评价被检测者控制人体以减小扰动幅度的能力来进行，该类测试设备对平衡能力的测试更加全面准确。同时动平衡检测设备因为具有自由扰动的特性，可以通过特定动作曲线和程序的设置，实现对应平衡能力的康复训练。

动平衡的实现目前有通过惯性传感器或足底压力传感器结合相应的具有扰动功能的机构实现。如Korebalance的惯性传感器加气囊的方式，以及现有专利ZL202111596258.9、CN202211475757.7和CN202210804826.8基于水囊和足底压力传感器的模式提出的介质囊方式。但该类设备采用的气囊和水囊尺寸相对较大，容易占用较大的空间，不利于相关零部件的布局，使得设备的尺寸较大。同时，设备该类介质囊需要因较大的体积，需要介质填充和压力调整时，则需要较长的时间，不便于操作。

针对前述问题，现有技术还提出了一种基于多缸的可动静转换的平衡能力测试装置，见专利申请号为202311020188.1的专利。但该专利提出的多个动态刚度控制气缸的下腔设置为联通状态，该设置使得工作面运动时各腔体的气体可以在各腔之间的流通，使得工作面很难复位，具体如图8或图9所示，如果被测试者踩到任意一个动态刚度控制活塞缸，则该动态刚度控制活塞缸的伸缩杆下降，可是其他的动态刚度控制活塞缸的伸缩杆会向上伸出，从而不受控制，使其无法按照预计轨迹进行移动。

因此，本领域亟需一种基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置及测试方法，用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置及测试方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，实现动态刚度控制气缸和动静转换气缸的单独控制，从而使其能够按照预计轨迹运行。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，包括显示模块、扶手模块和测试模块，所述显示模块和所述测试模块分别设置于所述扶手模块的上下两端，所述显示模块和所述测试模块电连接，所述显示模块用于显示所述测试模块的相关数据；

所述测试模块包括气缸组件、底板、支撑板和测试万向节，所述气缸组件固定于所述底板上，所述气缸组件中的各个伸缩端均与所述支撑板相抵接，所述测试万向节的两端分别固定于所述底板和所述支撑板的中心位置处；

所述气缸组件包括若干个动态刚度控制气缸和若干个动静转换气缸，所述动态刚度控制气缸的上腔体接口用于连接大气，所述动态刚度控制气缸的下腔体接口连接有动态气缸支路，每个所述动态气缸支路上连接有一个动态支路控制阀，所述动态支路控制阀用于控制所述动态气缸支路的通断，所述动态气缸支路远离所述动态刚度控制气缸的一端连接有动态气缸干路，所述动态气缸干路连接有一个动态泄气阀，所述动态泄气阀处于开启状态时能够与大气连通；

所述动静转换气缸的上腔体接口用于连接大气，所述动静转换气缸的下腔体接口连接有动静转换支路，所述动静转换支路远离所述动静转换气缸的一端连接有动静转换干路，所述动静转换干路上连接有动静转换泄气阀，所述动静转换泄气阀处于开启状态时能够与大气连通；

所述动态气缸干路远离所述动态气缸支路的一端以及所述动静转换干路远离所述动静转换支路的一端分别连接于二位三通换向阀的两个出气口上，所述二位三通换向阀的进气口连接有气泵。

优选的，所述支撑板上还设有传感器组件，所述传感器组件包括若干个薄膜压力传感器和/或加速度计。

优选的，所述显示模块包括显示屏本体、显示屏固定杆和显示屏万向节，所述显示屏万向节的一端固定于所述显示屏固定杆的上端，所述显示屏万向节的另一端与所述显示屏本体连接，所述显示屏固定杆的下端用于和所述扶手模块连接。

优选的，所述扶手模块包括前扶手和两个侧扶手，两个所述侧扶手分别固定于所述前扶手的两端，所述前扶手上设有扶手杆。

优选的，所述前扶手通过支撑杆与所述测试模块连接；

所述前扶手远离所述侧扶手的一面上设有两个扶手连接孔，所述显示屏固定杆的下端和所述支撑杆的上端分别***到两个所述扶手连接孔内，所述前扶手底部还设有扶手螺纹孔，所述扶手螺纹孔处螺纹连接有一个第一紧固旋钮，所述第一紧固旋钮还与所述显示屏固定杆以及所述支撑杆螺纹连接；

所述测试模块上设有连接部，所述连接部的侧壁上设有测试螺纹孔，所述支撑杆的下端套设在所述连接部的外侧，还包括第二紧固旋钮，所述第二紧固旋钮穿过所述支撑杆的下端后与所述测试螺纹孔螺纹连接。

优选的，所述测试模块的外侧套设有外壳。

优选的，所述外壳内部还设有控制器，所述外壳的侧壁上安装有操控屏，所述操控屏与所述控制器电连接。

优选的，所述动态刚度控制气缸的伸缩端端面为圆弧面结构，所述动静转换气缸的伸缩端端面为平面结构。

优选的，所述动态支路控制阀设置有两个工作位置：工作位一时，所述动态刚度控制气缸的下腔与所述气泵或外界连接；工作位二时，切断所述气泵或外界与所述动态刚度控制气缸的下腔的连接，将气体密封在所述动态刚度控制气缸的下腔内并保持压力；

所述动态泄气阀具有两个工作位置：工作位一时，所述动态泄气阀与大气连通，将所述动态刚度控制气缸中下腔的压力通过单独的所述动态支路控制阀之后排出或降低；工作位二时，所述动态泄气阀不与外界大气连通，所述动态泄气阀用于将所述动态刚度控制气缸下腔内部的气体排出或减压到达大气；

所述动静转换气缸具有两个工作位置：工作位一，所述二位三通换向阀与动静转换干路相连，所述动静转换泄气阀关闭，所述动静转换气缸的下腔充填气体到额定压力，所述动静转换气缸的上腔对大气，所述动静转换气缸的活塞杆与所述支撑板接触将其顶起；工作位二时，所述二位三通换向阀与所述动态气缸干路相连，所述动静转换泄气阀打开，所述动静转换气缸的上腔和下腔均与大气相连通。

本发明还公开了一种基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试方法，包括动态刚度控制气缸的三种工作状态、动态刚度控制气缸和动静转换气缸共同的三种工作状态：

动态刚度控制气缸具有以下三种工作状态：

工作状态一：动态刚度控制气缸下腔气体压力增加状态，单独的动态支路控制阀打开并且与气泵连通，动态泄气阀关闭使得气路与大气隔绝，此时气体填充进动态刚度控制气缸下腔，动态刚度控制气缸上腔连接大气，填充进的气体压力由压力表进行检测，当达到设定压力时，充气结束；

工作状态二：动态刚度控制气缸处于测试状态，此时单独的动态支路控制阀关闭，动态刚度控制气缸下腔与大气和气泵隔断，气体保持其内，动态泄气阀打开，使得动态泄气阀与大气接通，气泵里残余的气体通过动态泄气阀排出；

工作状态三时，为了使动态刚度控制气缸下腔压力减少，动态支路控制阀打开、动态泄气阀打开，这时气泵停止工作，动态刚度控制气缸下腔压力降低指定压力；

动态刚度控制气缸和动静转换气缸配合具有以下三种工作状态：

工作状态一，动态刚度控制气缸充气时，动态支路控制阀打开、动态泄气阀关闭、动静转换泄气阀打开、二位三通换向阀入口与动态气缸干路连通，此时动态刚度控制气缸下腔连接气泵，并通过动态泄气阀与大气隔断，动静转换气缸下腔通过动静转换泄气阀与大气联通，动静转换气缸中的活塞杆下移；

工作状态二，单独的动态支路控制阀关闭、动态刚度控制气缸下腔与大气隔绝，二位三通换向阀与动态气缸干路相连、动态泄气阀打开、气泵通过二位三通换向阀和动态泄气阀与大气连通；保压工作时，动静转换泄气阀打开，气泵通过二位三通换向阀与动静转换干路相连；

工作状态三，动态支路控制阀打开、动态泄气阀打开、二位三通换向阀与动静转换干路相连，动静转换泄气阀关闭，动态刚度控制气缸下腔与大气联通，气泵的气体填充进动静转换气缸的下腔将动静转换气缸的活塞杆顶起实现静态测试。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过在每个动态气缸支路上连接有一个动态支路控制阀，并且还在动态气缸干路连接有一个动态泄气阀，从而避免其中一个动态刚度控制气缸被压缩时影响其他的动态刚度控制气缸的运动轨迹，使得各个动态刚度控制气缸单独控制，互不干扰，最终保证各个动态刚度控制气缸以及动静转换气缸能够按照预计运动轨迹进行测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置的结构示意图；

图2为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置中带有支撑板的测试模块的结构示意图；

图3为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置中没有支撑板的测试模块的结构示意图；

图4为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置中动态刚度控制气缸处于工作状态一时示意图；

图5为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置中动态刚度控制气缸处于工作状态二时示意图；

图6为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置中动态刚度控制气缸处于工作状态三时示意图；

图7为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置中带有动静转换气缸时的工作状态一示意图；

图8为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置中带有动静转换气缸时的工作状态二示意图；

图9为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置中带有动静转换气缸时的工作状态三示意图；

图10为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置的背面结构示意图；

图11为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置中扶手模块的结构示意图；

图12为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置中测试装置的外部示意图；

图13为本发明实施例基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置中动态刚度控制气缸的结构示意图；

图中：1-显示模块；11-显示屏本体；12-显示屏固定杆；13-显示屏万向节；2-扶手模块；21-前扶手；22-侧扶手；23-扶手连接孔；24-扶手螺纹孔；3-测试模块；31-传感器组件；32-气缸组件；33-底板；34-操控屏；35-外壳；36-连接部；37-支撑板；38-动态刚度控制气缸；39-动静转换气缸；40-测试万向节；41-动态支路控制阀；42-动态泄气阀；43-动静转换泄气阀；44-二位三通换向阀；45-动态气缸支路；46-动态气缸干路；47-动静转换支路；48-动静转换干路；49-压力表；4-气泵；5-支撑杆；6-第一紧固旋钮；7-第二紧固旋钮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置及测试方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，实现动态刚度控制气缸和动静转换气缸的单独控制，从而使其能够按照预计轨迹运行。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1-图13所示，本实施例提供了一种基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，包括显示模块1、扶手模块2和测试模块3，其中，显示模块1和测试模块3分别设置于扶手模块2的上下两端，显示模块1和测试模块3电连接，显示模块1用于显示测试模块3的相关数据，而扶手模块2用于被测试者进行扶持。

如图2-图3所示，测试模块3包括气缸组件32、底板33、支撑板37和测试万向节40，其中，气缸组件32固定于底板33上，气缸组件32中的各个伸缩端均与支撑板37的下表面相抵接，测试万向节40的两端分别固定于底板33和支撑板37的中心位置处。当设备在动平衡状态时，支撑板37在测试万向节40的支撑下，可以随着测试者的晃动，实现任意方向的晃动，实现动平衡测试。测试万向节40的存在实现了支撑板37转动的同时有效的防止了支撑板37进行平面方向的运动。

气缸组件32包括若干个动态刚度控制气缸38和若干个动静转换气缸39，其中动态刚度控制气缸38为3-9个，过少会影响支撑板37的稳定性、同时每个动态刚度控制气缸38承受的力会增加，对动态刚度控制气缸38的性能要求会提高，过多则会占用设备的空间。同理的，动静转换气缸39也为3-9个。具体的，如图3所示，动态刚度控制气缸38和动静转换气缸39均为四个（动静转换气缸39有三未示出），并且交错设置。如图4-图9中，动态刚度控制气缸38和动静转换气缸39均为三个，当然，动态刚度控制气缸38和动静转换气缸39的具体数量本领域技术人员完全可以根据实际需要进行调整，并不仅仅局限于这两种情况。关于动态刚度控制气缸38和动静转换气缸39的具体结构，二者均为市场上常见的气缸结构，包括缸体，缸体内部设有活塞，活塞将缸体内部分为上下两个腔体，活塞连接有伸缩杆（或活塞杆），缸体的侧壁上设有上腔体接口和下腔体接口，用于连接相关气路。

动态刚度控制气缸38的上腔体接口用于连接大气，动态刚度控制气缸38的下腔体接口连接有动态气缸支路45，每个动态气缸支路45上连接有一个动态支路控制阀41以及一个压力表49，动态支路控制阀41可以采用现有常见的电控阀即可，动态支路控制阀41用于控制动态气缸支路45的通断，即当动态支路控制阀41关闭时动态气缸支路45关闭，当动态支路控制阀41打开时动态气缸支路45打开。动态气缸支路45远离动态刚度控制气缸38的一端连接有动态气缸干路46，动态气缸干路46连接有一个动态泄气阀42，动态泄气阀42处于开启状态时能够与大气连通，此时动态气缸干路46以及各个动态气缸支路45中的气体能够从动态泄气阀42处流出。

动静转换气缸39的上腔体接口用于连接大气，动静转换气缸39的下腔体接口连接有动静转换支路47，动静转换支路47远离动静转换气缸39的一端连接有动静转换干路48，动静转换干路48上连接有动静转换泄气阀43，动静转换泄气阀43处于开启状态时能够与大气连通。

动态气缸干路46远离动态气缸支路45的一端以及动静转换干路48远离动静转换支路47的一端分别连接于二位三通换向阀44的两个出气口上，二位三通换向阀44的进气口连接有气泵4。在实际使用时，通过调节二位三通换向阀44，可以使气泵4与动态气缸干路46或动静转换干路48相连通。

于本实施例中，如图2所示，支撑板37的上表面还设有传感器组件31，传感器组件31包括若干个薄膜压力传感器和/或加速度计，薄膜压力传感器和加速度计均为现有常见的传感器元件，其检测到的相关数据可以传输给显示模块1。对于薄膜压力传感器和加速度计的设置方式也为现有技术，可参考专利号为CN202211475757.7和CN202210804826.8中传感器的设置方式，故在此不再多做赘述。

于本实施例中，如图10所示，显示模块1包括显示屏本体11、显示屏固定杆12和显示屏万向节13，显示屏万向节13的一端固定于显示屏固定杆12的上端，显示屏万向节13的另一端与显示屏本体11连接，通过显示屏万向节13便于显示屏本体11在上下左右方向进行调整，以适应不同测试人员的需求。也可以根据实际情况不设置显示屏万向节13，而是将显示屏本体11直接固定到显示屏固定杆12上。而显示屏固定杆12的下端用于和扶手模块2连接。

于本实施例中，如图11所示，扶手模块2包括前扶手21和两个侧扶手22，两个侧扶手22分别固定于前扶手21的后侧两端，用于防止被测者向左右方向的倾倒。前扶手21上设有扶手杆，并且扶手杆与前扶手21形成一个环形区域，被测试者站立时可以手扶扶手杆，用于防止被测试者前后方向的倾倒。

于本实施例中，如图10所示，前扶手21通过支撑杆5与测试模块3连接，其中支撑杆5的上端与扶手模块2连接，支撑杆5的下端与测试模块3连接，具体连接关系如下：

前扶手21远离侧扶手22的一面上设有两个大小尺寸不同的扶手连接孔23，显示屏固定杆12为J形结构，支撑杆5的上端为7形结构，显示屏固定杆12的下端和支撑杆5的上端分别***到两个扶手连接孔23内。前扶手21底部还设有扶手螺纹孔24，扶手螺纹孔24处螺纹连接有一个第一紧固旋钮6，第一紧固旋钮6上具有外螺纹柱，第一紧固旋钮6上的外螺纹柱还与显示屏固定杆12以及支撑杆5螺纹连接，可以理解的，显示屏固定杆12的下端和支撑杆5的上端设有与第一紧固旋钮6对应的螺纹孔，从而便于第一紧固旋钮6穿过并连接。

同理的，如图12所示，测试模块3上设有连接部36，连接部36的侧壁上设有测试螺纹孔，支撑杆5的下端套设在连接部36的外侧，还包括第二紧固旋钮7，第二紧固旋钮7同样具有外螺纹柱，第二紧固旋钮7穿过支撑杆5的下端后与测试螺纹孔螺纹连接，以此来固定住支撑杆5的下端。

通过第一紧固旋钮6和第二紧固旋钮7，便于支撑杆5、扶手模块2以及显示模块1之间的安装与拆卸，操作方便。

于本实施例中，测试模块3的外侧套设有外壳35。该外壳35盖住内部的动态刚度控制气缸38、动静转换气缸39、气泵4等等部件，仅露出传感器组件31可以站立人的部分。外壳35优选具有适度的形变性的材质，通过卡扣结构安装在底板33中，以方便其安装和拆卸。

于本实施例中，外壳35内部还设有控制器，控制器包括但不限于PLC控制器或单片机控制器等，外壳35的侧壁上安装有操控屏34，操控屏34以及气缸组件32等均与控制器电连接，操控屏34便于工作人员输入操作指令。

于本实施例中，为进一步稳定静态下的支撑板37，动态刚度控制气缸38的伸缩端端面推荐为圆弧面结构，动静转换气缸39的伸缩端端面为平面结构。进一步地，为了克服活塞杆顶端长时间磨损的问题，其顶端设置为分体结构，并通过螺纹等方式与活塞杆进行固定，一旦磨损可以及时换新。

于本实施例中，对于动态刚度控制气缸38的工作原理，从图4中可以看出（图4中的动态刚度控制气缸38为三个），单独的动态支路控制阀41均设置有两个工作位置：工作位一时（即图4中动态支路控制阀41的位置），动态刚度控制气缸38的下腔与气泵4或外界连接；工作位二时（即图5中动态支路控制阀41的位置），切断气泵4或外界与对应动态刚度控制气缸38的下腔的连接，将气体密封在动态刚度控制气缸38的下腔内并保持压力。

动态泄气阀42同样具有两个工作位置：工作位一时（即图5中动态泄气阀42的工作位置），动态泄气阀42与大气连通，将动态刚度控制气缸38中下腔的压力通过单独的动态支路控制阀41之后排出或降低；工作位二时（即图4中动态泄气阀42的工作位置），动态泄气阀42不与外界大气连通。动态泄气阀42的设置用于将动态刚度控制气缸38下腔内部的气体排出或减压到达大气；防止气泵4自己具有密封能力时或排气能力不足时，动态刚度控制气缸38下腔的气体在压力降低时不能够有效的排出，实现动态刚度控制气缸38内压力快速和及时的进行调节。

对于动静转换气缸39的工作原理，其动静转换气缸39具有两个工作位置：

工作位一，二位三通换向阀44与动静转换干路48相连，动静转换泄气阀43关闭，动静转换气缸39的下腔充填气体到额定压力，动静转换气缸39的上腔对大气，动静转换气缸39的活塞杆与支撑板37接触将其顶起。

工作位二，二位三通换向阀44与动态气缸干路46相连，动静转换泄气阀43打开，动静转换气缸39的上腔和下腔均与大气相连通。

实施例二

本实施例提供了一种基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试方法，基于实施例一中公开的基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，包括动态刚度控制气缸38的三种工作状态、动态刚度控制气缸38和动静转换气缸39共同的三种工作状态：

结合图4-图6所示，动态刚度控制气缸38具有以下三种工作状态。

工作状态一：动态刚度控制气缸38下腔气体压力增加状态，如图4所示，单独的动态支路控制阀41位于工作位一（即打开）并且与气泵4连通，动态泄气阀42位于工作位二（即关闭）使得气路与大气隔绝。此时气体填充进动态刚度控制气缸38下腔，动态刚度控制气缸38上腔连接大气。填充进的气体压力由压力表49进行检测，当达到设定压力时，充气结束。

工作状态二：动态刚度控制气缸38处于测试状态，如图5所示，此时单独的动态支路控制阀41位于工作位二（即关闭），动态刚度控制气缸38下腔与大气和气泵4隔断，气体保持其内。动态泄气阀42位于工作位一（即打开），使得动态泄气阀42与大气接通，气泵4里残余的气体通过动态泄气阀42排出，防止气泵4憋气对气泵4和整体管路***造成损伤。

需要说明的是，状态二时，动态刚度控制气缸38下腔压力设置可根据需要设置为动态调节压力段P1和静态工作压力P2。其中动态压力段的所有压力P1均远小于静态压力P2。在P1压力段时，动态刚度控制气缸38内的压力起到对测试者动态扰动幅度调整的功能，P1压力越高，测试者可晃动的幅度越大，对平衡测试者测试精度越高。压力越低精度越低，更适应于对已知平衡能力存在问题的患者进行分级评定，同时测试时安全性越高。P2压力段时，测试者本身的体重和挠动已经不能对支撑板37产生任何运动，此时测试的为患者的静态平衡能力。P1压力段时，也可以用于患者平衡能力的训练，通过调整压力的大小，使患者适应不同的扰动幅度。

工作状态三时，如图6所示，为了使动态刚度控制气缸38下腔压力减少，单独的动态支路控制阀41位于工作位一（即打开）、动态泄气阀42位于工作位一（即打开），这时气泵4停止工作，动态刚度控制气缸38下腔压力降低指定压力满足要求。

动态刚度控制气缸38和动静转换气缸39配合后具有以下三种工作状态：

工作状态一，如图7所示，动态刚度控制气缸38充气时，单独的动态支路控制阀41位于工作位置一（即打开）、动态泄气阀42位于位置二（即关闭）、动静转换泄气阀43位于位置一（即打开）、二位三通换向阀44入口与动态气缸干路46连通。此时动态刚度控制气缸38下腔连接气泵4，并通过动态泄气阀42与大气隔断。动静转换气缸39下腔通过动静转换泄气阀43与大气联通，动静转换气缸39中的活塞杆下移，防止其对支撑板37运动的阻挡。

工作状态二，如图8所示，单独的动态支路控制阀41位于工作位置二（即关闭）、动态刚度控制气缸38下腔与大气隔绝，二位三通换向阀44与动态气缸干路46相连、动态泄气阀42位于位置一（即打开）、气泵4通过二位三通换向阀44和动态泄气阀42与大气连通，防止憋气对气泵4和整体管路***造成损伤。保压工作时，动静转换泄气阀43位于位置一（即打开）。此配置下，动态刚度控制气缸38只有一个压力段，即低压段P1。静态测试状态通过动静转换气缸39实现，即气泵4通过二位三通换向阀44与动静转换干路48相连，不再通过单一的动态刚度控制气缸38实现。此设置除了操作的便捷，也避免动态刚度控制气缸38和动静转换气缸39的活塞杆顶端差异带来的操作不便。

工作状态三，如图9所示，单独的动态支路控制阀41位于工作位置一（即打开）、动态泄气阀42位于位置一（即打开）、二位三通换向阀44与动静转换干路48相连，动静转换泄气阀43位于位置二（即关闭），此时动态刚度控制气缸38下腔与大气联通不再起作用，而气泵4的气体填充进动静转换气缸39的下腔直至其压力达到P2，将动静转换气缸39的活塞杆顶起实现静态测试。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，其特征在于：包括显示模块（1）、扶手模块（2）和测试模块（3），所述显示模块（1）和所述测试模块（3）分别设置于所述扶手模块（2）的上下两端，所述显示模块（1）和所述测试模块（3）电连接，所述显示模块（1）用于显示所述测试模块（3）的相关数据；

所述测试模块（3）包括气缸组件（32）、底板（33）、支撑板（37）和测试万向节（40），所述气缸组件（32）固定于所述底板（33）上，所述气缸组件（32）中的各个伸缩端均与所述支撑板（37）相抵接，所述测试万向节（40）的两端分别固定于所述底板（33）和所述支撑板（37）的中心位置处；

所述气缸组件（32）包括若干个动态刚度控制气缸（38）和若干个动静转换气缸（39），所述动态刚度控制气缸（38）的上腔体接口用于连接大气，所述动态刚度控制气缸（38）的下腔体接口连接有动态气缸支路（45），每个所述动态气缸支路（45）上连接有一个动态支路控制阀（41），所述动态支路控制阀（41）用于控制所述动态气缸支路（45）的通断，所述动态气缸支路（45）远离所述动态刚度控制气缸（38）的一端连接有动态气缸干路（46），所述动态气缸干路（46）连接有一个动态泄气阀（42），所述动态泄气阀（42）处于开启状态时能够与大气连通；

所述动静转换气缸（39）的上腔体接口用于连接大气，所述动静转换气缸（39）的下腔体接口连接有动静转换支路（47），所述动静转换支路（47）远离所述动静转换气缸（39）的一端连接有动静转换干路（48），所述动静转换干路（48）上连接有动静转换泄气阀（43），所述动静转换泄气阀（43）处于开启状态时能够与大气连通；

所述动态气缸干路（46）远离所述动态气缸支路（45）的一端以及所述动静转换干路（48）远离所述动静转换支路（47）的一端分别连接于二位三通换向阀（44）的两个出气口上，所述二位三通换向阀（44）的进气口连接有气泵（4）。

2.根据权利要求1所述的基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，其特征在于：所述支撑板（37）上还设有传感器组件（31），所述传感器组件（31）包括若干个薄膜压力传感器和/或加速度计。

3.根据权利要求1所述的基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，其特征在于：所述显示模块（1）包括显示屏本体（11）、显示屏固定杆（12）和显示屏万向节（13），所述显示屏万向节（13）的一端固定于所述显示屏固定杆（12）的上端，所述显示屏万向节（13）的另一端与所述显示屏本体（11）连接，所述显示屏固定杆（12）的下端用于和所述扶手模块（2）连接。

4.根据权利要求3所述的基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，其特征在于：所述扶手模块（2）包括前扶手（21）和两个侧扶手（22），两个所述侧扶手（22）分别固定于所述前扶手（21）的两端，所述前扶手（21）上设有扶手杆。

5.根据权利要求4所述的基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，其特征在于：所述前扶手（21）通过支撑杆（5）与所述测试模块（3）连接；

所述前扶手（21）远离所述侧扶手（22）的一面上设有两个扶手连接孔（23），所述显示屏固定杆（12）的下端和所述支撑杆（5）的上端分别***到两个所述扶手连接孔（23）内，所述前扶手（21）底部还设有扶手螺纹孔（24），所述扶手螺纹孔（24）处螺纹连接有一个第一紧固旋钮（6），所述第一紧固旋钮（6）还与所述显示屏固定杆（12）以及所述支撑杆（5）螺纹连接；

所述测试模块（3）上设有连接部（36），所述连接部（36）的侧壁上设有测试螺纹孔，所述支撑杆（5）的下端套设在所述连接部（36）的外侧，还包括第二紧固旋钮（7），所述第二紧固旋钮（7）穿过所述支撑杆（5）的下端后与所述测试螺纹孔螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，其特征在于：所述测试模块（3）的外侧套设有外壳（35）。

7.根据权利要求6所述的基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，其特征在于：所述外壳（35）内部还设有控制器，所述外壳（35）的侧壁上安装有操控屏（34），所述操控屏（34）与所述控制器电连接。

8.根据权利要求1所述的基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，其特征在于：所述动态刚度控制气缸（38）的伸缩端端面为圆弧面结构，所述动静转换气缸（39）的伸缩端端面为平面结构。

9.根据权利要求1所述的基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，其特征在于：

所述动态支路控制阀（41）设置有两个工作位置：工作位一时，所述动态刚度控制气缸（38）的下腔与所述气泵或外界连接；工作位二时，切断所述气泵或外界与所述动态刚度控制气缸（38）的下腔的连接，将气体密封在所述动态刚度控制气缸（38）的下腔内并保持压力；

所述动态泄气阀（42）具有两个工作位置：工作位一时，所述动态泄气阀（42）与大气连通，将所述动态刚度控制气缸（38）中下腔的压力通过单独的所述动态支路控制阀（41）之后排出或降低；工作位二时，所述动态泄气阀（42）不与外界大气连通；

所述动静转换气缸（39）具有两个工作位置：工作位一，所述二位三通换向阀（44）与动静转换干路（48）相连，所述动静转换泄气阀（43）关闭，所述动静转换气缸（39）的下腔充填气体到额定压力，所述动静转换气缸（39）的上腔与大气相连通，所述动静转换气缸（39）的活塞杆与所述支撑板（37）接触将其顶起；工作位二时，所述二位三通换向阀（44）与所述动态气缸干路（46）相连，所述动静转换泄气阀（43）打开，所述动静转换气缸（39）的上腔和下腔均与大气相连通。

10.一种基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试方法，其特征在于，基于权利要求1-9中任意一项所述的基于多气缸的可动静转换的平衡能力测试装置，包括动态刚度控制气缸（38）的三种工作状态、动态刚度控制气缸（38）和动静转换气缸（39）共同的三种工作状态：

动态刚度控制气缸（38）具有以下三种工作状态：

工作状态一：动态刚度控制气缸（38）下腔气体压力增加状态，单独的动态支路控制阀（41）打开并且与气泵（4）连通，动态泄气阀（42）关闭使得气路与大气隔绝，此时气体填充进动态刚度控制气缸（38）下腔，动态刚度控制气缸（38）上腔连接大气，填充进的气体压力由压力表（49）进行检测，当达到设定压力时，充气结束；

工作状态二：动态刚度控制气缸（38）处于测试状态，此时单独的动态支路控制阀（41）关闭，动态刚度控制气缸（38）下腔与大气和气泵（4）隔断，气体保持其内，动态泄气阀（42）打开，使得动态泄气阀（42）与大气接通，气泵（4）里残余的气体通过动态泄气阀（42）排出；

工作状态三时，为了使动态刚度控制气缸（38）下腔压力减少，动态支路控制阀（41）打开、动态泄气阀（42）打开，这时气泵（4）停止工作，动态刚度控制气缸（38）下腔压力降低指定压力；

动态刚度控制气缸（38）和动静转换气缸（39）配合具有以下三种工作状态：

工作状态一，动态刚度控制气缸（38）充气时，动态支路控制阀（41）打开、动态泄气阀（42）关闭、动静转换泄气阀（43）打开、二位三通换向阀（44）入口与动态气缸干路（46）连通，此时动态刚度控制气缸（38）下腔连接气泵（4），并通过动态泄气阀（42）与大气隔断，动静转换气缸（39）下腔通过动静转换泄气阀（43）与大气联通，动静转换气缸（39）中的活塞杆下移；

工作状态二，单独的动态支路控制阀（41）关闭、动态刚度控制气缸（38）下腔与大气隔绝，二位三通换向阀（44）与动态气缸干路（46）相连、动态泄气阀（42）打开、气泵（4）通过二位三通换向阀（44）和动态泄气阀（42）与大气连通；保压工作时，动静转换泄气阀（43）打开，气泵（4）通过二位三通换向阀（44）与动静转换干路（48）相连；

工作状态三，动态支路控制阀（41）打开、动态泄气阀（42）打开、二位三通换向阀（44）与动静转换干路（48）相连，动静转换泄气阀（43）关闭，动态刚度控制气缸（38）下腔与大气联通，气泵（4）的气体填充进动静转换气缸（39）的下腔将动静转换气缸（39）的活塞杆顶起实现静态测试。