CN103537070B - 站立式平衡训练器及站立式平衡训练方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种站立式平衡训练器及训练方法。站立式平衡训练器包括：两个可独立运动的站立平台；驱动装置，用于分别驱动两个站立平台按照一定的规则运动；感测装置，与站立平台相连，用于感测使用者在两个站立平台上的状态参数；存储装置，用于存储状态参数以及作业模式数据；以及控制装置，分别与感测装置、驱动装置以及存储装置相连，用于根据存储装置存储的状态参数和/或作业模式数据控制驱动装置带动两个站立平台运动。本发明使用两个可独立运动的站立平台能分别供两只脚站立，并且通过控制装置测量使用者的平衡状态参数，根据使用者自身的最大平衡参数设定锻炼模式，帮助使用者锻炼身体及增强平衡感，真正达到平衡训练及复健的效果。

Description

站立式平衡训练器及站立式平衡训练方法

技术领域

本发明涉及平衡训练器及平衡训练方法，尤其涉及站立式平衡训练器及站立式平衡训练方法。

背景技术

研究发现，由于身体的平衡感不好，跌倒、脚扭伤等情况不仅发生在老年人身上，年轻人身上有时候也会发生。如果人们了解自己身体的平衡状态参数，通过锻炼以及平时多加小心，可对预防跌倒起到一定的作用。另外，有些人的八字腿、O型腿等腿型，不仅不美观，也对身体的平衡造成一定影响。

目前，市场上针对上述问题，推出一些平衡训练器，如康复床、康复椅、站立训练器等，以锻炼使用者的平衡性。现有的平衡训练器大多数制成一块完整的站立板的形式，通过左右倾斜使两脚一高一低来锻炼身体的平衡性，但基本上无法锻炼脚踝的灵活性，不能对八字腿和O型腿进行校正，也不能通过检测两腿的重量来判断身体左右的平衡性，更不能给使用者在娱乐的同时带来到锻炼的乐趣。

如中国专利公开号CN101142002A中所公开的技术方案，其主要用于体育锻炼，不适合老人或平衡感不好需康复的人使用。又如中国专利公开号CN10846550A中所公开的技术方案，是模拟冲浪运动的平衡训练机，其并非根据每个使用者的倾斜角度极限而设置。另外，根据脑部记忆规律，使用者需要将平衡后的角度进行固定并且长时间地熟悉平衡状态，才能让脑部记忆住，达到平衡训练的目的，上述专利所公开的技术方案均无法使人脑对身体平衡状态进行有效记忆。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的站立式平衡训练器及站立式平衡训练方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种站立式平衡训练器，包括：

两个可独立运动的站立平台；

驱动装置，用于分别驱动两个站立平台按照预定的规则运动；

感测装置，与站立平台相连，用于感测使用者在两个站立平台上的状态参数；

存储装置，用于存储状态参数以及作业模式数据；以及

控制装置，分别与感测装置、驱动装置以及存储装置相连，用于根据存储装置存储的状态参数和/或作业模式数据控制驱动装置带动两个站立平台运动。

本发明的站立式平衡训练器中，驱动装置包括两组，并分别设置在每一站立平台下侧；每一驱动装置包括至少三根用于支撑所述站立平台的、排列连接在站立平台下侧的支柱、以及驱动每一支柱分别上下移动的驱动机构。

本发明的站立式平衡训练器中，感测装置分别设置在两个站立平台上，感测装置包括感测姿态参数的第一感测单元以及感测压力参数的第二感测单元；

第一感测单元包括三维加速度传感器和/或三维陀螺仪传感器和/或地磁传感器；

第二感测单元包括压力传感器。

本发明的站立式平衡训练器中，站立式平衡训练器还包括与控制装置相连接的遥控手柄装置和/或控制操作平台，用于输入选择控制指令。

本发明的站立式平衡训练器中，在控遥控手柄置和/或控制操作平台上还有指示单元，用于指示输入、运动状态参数及提醒信息。

本发明的站立式平衡训练器中，在控遥控手柄置和/或控制操作平台上还有指示单元，用于指示输入、运动状态参数及提醒信息。

本发明的站立式平衡训练器中，站立平台相互靠近端各设置有一个与脚弓相适配的半圆球体。

本发明还提供一种站立式平衡训练方法，包括如下步骤：

S1：使用者站立于站立平台上，控制装置调控驱动装置处于设定模式下；

S2：感测装置感测使用者在两个站立平台上的最大平衡参数并将最大平衡参数通过控制装置输出至存储装置，存储装置存储最大平衡参数；

S3：控制装置调控驱动装置处于工作模式下，驱动装置驱动两个站立平台在最大平衡参数以内运动。

本发明的站立式平衡训练方法中，步骤S2中最大平衡参数的感测包括如下步骤：

S2-1：在设定模式下，接收使用者通过遥控手柄装置和/或控制操作平台输入的选择控制指令，并根据所述选择控制指令控制驱动装置带动站立平台从初始状态以一定速度沿预定方向倾斜；

S2-2：接收使用者通过所述遥控手柄装置和/或控制操作平台发送的即将失去平衡的选择控制指令，使站立平台停止动作；感测装置感测此时站立平台的姿态参数作为该方向上的最大平衡参数，并由存储装置存储最大平衡参数；

S2-3：使站立平台恢复初始状态，在其他各方向上重复步骤S2-1与步骤S2-2，测得其他各方向的最大平衡参数。

本发明的站立式平衡训练方法中，步骤S3中包括以下步骤：

S3-1：在工作模式下，感测装置感测站立平台任意时刻的运动状态参数，并将任意时刻运动状态参数传输给控制装置；

S3-2：控制装置将任意时刻的运动状态参数与存储装置中的最大平衡参数进行对比；

S3-3：当该任意时刻的运动状态参数未超出最大平衡参数时，控制装置将指令传输给驱动装置，驱动装置带动站立平台继续沿该方向运动；

当该时刻的运动状态参数等于最大平衡参数时，控制装置将指令传输给驱动装置，驱动装置带动站立平台改变该运动方向或停止动作。

本发明的站立式平衡训练方法中，步骤S3中包括以下步骤：

S3-1：控制装置读取步骤S2中感测到的最大平衡参数；

S3-2：控制装置根据最大平衡参数设定驱动装置的运动模式并输送给驱动装置，由驱动装置带动站立平台在运动模式下运动。

本发明的站立式平衡训练方法中，步骤S3中，还包括以下步骤：

S3-4：在存储装置中预先存储有与站立平台的姿态参数关联的设定压力差参数；

S3-5：控制装置调控驱动装置处于工作模式下，感测装置感测任意时刻站立平台上的压力参数；

S3-6：感测装置将压力参数输送给控制装置，并由控制装置计算出两个站立平台的压力差；

S3-7：控制装置将步骤S3-6计算得到的压力差与S3-4设定的设定压力差参数进行对比；

S3-8：若计算得到的压力差在设定压力差参数范围内，则两个站立平台继续运动，指示单元不进行指示；若计算得到的压力差不在设定压力差参数范围内，控制装置将结果通过指示单元进行指示

本发明的站立式平衡训练方法中，指示单元为指示灯，指示灯通过变换颜色或灭灯与亮灯的方式来指导使用者。

实施本发明带来的有益效果是：使用两个可独立运动的站立平台能分别供两只脚站立，并且通过控制装置测量使用者的平衡状态参数，根据使用者自身的最大平衡参数设定锻炼模式，帮助使用者锻炼身体及增强平衡感，真正达到平衡训练及复健成果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中站立式平衡训练器的模块示意图；

图2是本发明实施例中站立式平衡训练器的结构示意图；

图3是本发明实施例中站立式平衡训练方法的流程示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的站立式平衡训练器包括两个站立平台1、感测装置3、驱动装置4、存储装置2、、控制装置5、遥控手柄装置和/或控制操作平台6、指示单元8、游戏主机7等。可以理解地，还可以包括电源、开关及数个按键等。

如图1和图2所示，两个站立平台1为两个可以独立运动的平衡板，两个站立平台1静止时处于水平状态。两个站立平台1相互靠近端各设置有一个与脚弓相适配的半圆球体111，可以理解地，该半圆球体111直径约为10厘米，当然，其直径可以根据需要进行调整。

进一步的，两个站立平台1上还可分别设供使用者固定脚部位置的脚扣113，并且在两个站立平台1上使用者脚弓处接触部分设置有硅胶突起，可刺激脚弓部位，增加大脑对平衡信息的记忆。可以理解地，硅胶突起可设置于半圆球体111上，也可不设置于半圆球体111上。

遥控手柄置和/或控制操作平台6与控制装置5相连接，用于输入选择控制指令。遥控手柄置和/或控制操作平台6上连接指示单元8，该指示单元8用于指示输入、运动状态参数及提醒信息。

可以理解地，指示单元8为指示灯，可通过指示灯的亮或灭来指示信息。作为选择，指示单元8还可为液晶显示屏，显示锻炼时间、消耗热量等相关数据及信息，操作者可根据指示单元8上的指示信息进行操作控制。

驱动装置4用于分别驱动两个站立平台1按照预定的规则运动。可以理解地，驱动装置4可以包括两组，分别设置在每一站立平台1下侧，用于分别驱动两个站立平台1按照一定的规则运动。每一驱动装置4包括数根支柱和驱动机构。支柱连接在站立平台1下侧，至少有三根且用于支撑所述站立平台，支柱排列连接在所述站立平台下侧。驱动机构用于驱动数根支柱分别上下移动。可以理解地，每一站立平台1下侧有4根支柱，支柱41、支柱42、支柱43、支柱44，其中支柱44设置在中间，其他三根支柱41、支柱42、支柱43呈三角形排布在支柱44的周围，驱动机构控制每根支柱的活动情况。如支柱44不动，其他三根支柱41、支柱42、支柱43中之一或之二上升或下降，形成站立平台1的倾斜；又如支柱44与其他三根支柱41、支柱42、支柱43同时上升或同时下降，使站立平台1上升或下降。

感测装置3与站立平台1相连，用于感测使用者于两个站立平台1上的状态参数。状态参数包括站立平台1的姿态参数、以及站立平台1受压时的压力参数。可以理解地，姿态参数、压力参数包括站立平台1上两块平衡板的倾斜角度、角度变化速度、平衡板受到的压力等参数。

该感测装置3分别设置在两个站立平台1上，包括感测姿态参数的第一感测单元31、以及感测压力参数的第二感测单元32。第一感测单元31包括三维加速度传感器和/或三维陀螺仪传感器和/或地磁传感器。其中，三维加速度传感器由于对重力加速度敏感，所以当平台倾斜时，会导致三维加速度传感器三个轴上的重力加速度分量会发生变化，三维加速度传感器通过各轴的变化值找到内部存储器中的对应角度表，或通过公式直接计算得到变化的角度，来实现倾斜感测；三维陀螺仪传感器感测站立平台1的旋转角产生的旋转加速度，通过计算得到旋转角度，实现感测；地磁传感器利用自身所处方位的不同，来感测对地球磁场的地磁强度的变化，从而实现倾斜测量。由于利用了检测机构简单的传感器来检测倾斜角度，所以成本大大降低，且能延长使用寿命。第二感测单元32包括压力传感器。可以理解地，压力传感器可检测两只脚的压力变化，并指导使用者调整身体重心以保持平衡。例如：若使用者右脚的压力比左脚大，则左侧平衡板会抬高，为保持使用者身体平衡就需要左脚增加力量，此时指示单元8上的指示灯和/或液晶显示屏会提示，要求使用者在左侧平衡板加力直到指示灯灭和/或液晶显示屏上提示信息消失。可以理解地，压力传感器还可用于对每只脚称重，或通过第一感测单元31测量使用者的最大平衡倾斜角度来判断平衡性，通过左右不对称的动态训练人的平衡度和得到多种健康保健，如通过平衡板的前倾拉开肺部，左右倾斜锻炼脊柱受力等，利用脚弓处硅胶突出增加对扁平足作用，刺激大脑对平衡的记忆等多种功能。

存储装置2与控制装置5相连，用于存储状态参数以及作业模式数据。该存储装置可以为单独的存储芯片、存储卡等，也可以集成在控制装置5中。

控制装置5与感测装置3、存储装置2、及驱动装置4连接，用于根据存储装置2存储的状态参数和/或作业模式数据、及感测装置3所感测的参数控制驱动装置4带动两个站立平台1运动。控制装置5包括通讯接口单元52。

通讯接口单元52用于连接外围游戏主机7设备，将站立式平衡训练器作为游戏控制设备与游戏主机7形成互动。可以理解地，通讯接口单元52与游戏主机7的连接可为有线或者无线的形式，若为无线形式则游戏主机7上需有对端接收器。作为选择，游戏主机7可为游戏机等设备。当通讯接口单元52以有线或无线方式连接游戏主机7时，游戏主机7还可传送控制信号到控制装置5，控制装置5通过通讯接口单元52接收控制命令，并将控制命令转化为驱动信号发送到驱动装置4，由驱动装置4控制站立平台1根据游戏的情节自动倾斜变化，同时第一感测单元31感测站立平台1的倾斜角度，第二感测单元32感测压力的变化，遥控器手柄装置和/或控制操作平台6可以主动发送控制命令到控制装置5来控制站立平台1的运动，同时控制装置5将感测到的站立平台1的数据以及遥控手柄装置和/或控制操作平台6的命令回传给游戏主机7，实现互动，并在指示单元8上显示。可以理解地，游戏可为河流木筏漂流、水上海绵块等可锻炼身体平衡性的游戏。

进一步的，还可配备供使用者抓扶的扶手，以防使用者锻炼时由于身体不平衡导致摔倒等情况。

使用者能够通过静态的方式检测自身平衡感，如通过第二感测单元32称重，或通过第一感测单元31测量使用者的最大平衡倾斜角度来判断平衡性。还可通过左右不对称的动态方式来训练使用者的平衡度并得到多种健康保健，如通过站立平台1上平衡板的前倾、后倾刺激肺部、肾部、胃部相关穴位，左右倾斜锻炼脊柱受力等。

图3所示为本发明站立式平衡训练方法的流程图。如图2和图3所示，先执行步骤S1：使用者站立于站立平台1上，扣上脚扣，控制装置5调控驱动装置4处于设定模式下。模式可以是连续变化或则是步进。

之后，执行步骤S2：感测装置3感测使用者在两个站立平台1上的最大平衡参数并将该最大平衡参数通过该控制装置5输出至存储装置2，并由存储装置2存储最大平衡参数。其中，包括步骤S2-1：感测最大平衡参数时，使用者在设定模式下，此时接收使用者通过遥控手柄装置和/或控制操作平台6输入的选择控制指令，使控制装置5控制驱动装置4带动站立平台1从初始状态以一定速度沿预定方向倾斜，例如左方向。然后，执行步骤S2-2：接收使用者通过遥控手柄装置和/或控制操作平台6发送的即将失去平衡的选择控制指令，使站立平台1停止动作，感测装置3感测此时站立平台1的姿态参数作为该方向上的最大平衡参数，并由存储装置2存储该最大平衡参数。可以理解地，此时即得出左方向上的最大平衡参数。然后，执行S2-3：将站立平台1恢复初始状态，在右、前、后其他各方向上等重复步骤S2-1与步骤S2-2，可测得其他各方向的最大平衡参数。

然后，执行步骤S3：控制装置5调控驱动装置4处于工作模式下，驱动装置4驱动两站立平台1在最大平衡参数以内运动。站立平台1上的平衡板开始变换角度，多种变化方式可以通过模式选择实现身体平衡训练。可以理解地，在使用过程中，有定时、保存、暂停等功能。可以理解地，可以通过定时功能调节锻炼时间的长短。

在本发明站立式平衡训练方法的一种实施方式中，步骤S3中包括以下步骤：S3-1：在工作模式下，用感测装置3感测站立平台1任意时刻的运动状态参数，并将该任意时刻运动状态参数传输给控制装置5。接着执行步骤S3-2：控制装置5将该任意时刻的运动状态参数与存储装置2中的最大平衡参数进行对比。接着执行步骤S3-3：当该时刻的运动状态参数未超出最大平衡参数时，控制装置5将指令传输给驱动装置4，驱动装置4带动站立平台1继续沿该方向运动；若该时刻的运动状态参数等于最大平衡参数时，控制装置5将指令传输给驱动装置4，驱动装置4带动站立平台1改变该运动方向或停止动作。

在本发明站立式平衡训练方法的另一种实施方式中，步骤S3中包括以下步骤：步骤S3-1：控制装置5读取步骤S2中感测到的最大平衡参数；接着执行步骤S3-2：控制装置5根据最大平衡参数设定驱动装置4的运动模式，并输送给驱动装置4，由驱动装置4带动站立平台1在运动模式下运动。

在上述任意一种实施方式之后，执行步骤S3-4：在存储装置2中预先存储有与站立平台1的姿态参数关联的设定压力差参数；接着执行步骤S3-5：调控控制装置5使驱动装置4处于工作模式下，感测装置2感测任意时刻站立平台1上的压力参数；接着执行步骤S3-6：感测装置3将压力参数输送给控制装置5，并由处理单元54计算出两个站立平台1的压力差；接着执行步骤S3-7：控制装置5将上述步骤S3-6计算得到的压力差与设定的设定压力差参数进行对比；接着执行步骤S3-8：若计算得到的压力差在设定压力差参数范围内，则两个站立平台1继续运动，指示单元8不进行指导；若计算得到的压力差不在设定压力差参数范围内，控制装置5将结果通过指示单元8进行指示。当指示单元8为指示灯时，通过变换颜色或灭灯与亮灯的方式来指导使用者。作为选择，当指示单元8为液晶显示屏时，可显示两个站立平台1的压力差等相关数据来指导使用者。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种站立式平衡训练器，其特征在于，包括：

两个可独立运动的站立平台；

驱动装置，用于分别驱动所述两个站立平台按照预定的规则运动；

感测装置，与所述站立平台相连，用于感测使用者在所述两个站立平台上的状态参数；

存储装置，用于存储所述状态参数以及作业模式数据；以及

控制装置，分别与所述感测装置、所述驱动装置以及所述存储装置相连，用于根据所述存储装置存储的所述状态参数和/或所述作业模式数据控制所述驱动装置带动所述两个站立平台运动；所述驱动装置包括两组，并分别设置在每一所述站立平台下侧；每一所述驱动装置包括至少三根用于支撑所述站立平台的、排列连接在所述站立平台下侧的支柱、以及驱动每一所述支柱分别上下移动的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的站立式平衡训练器，其特征在于，所述感测装置分别设置在两个所述站立平台上，所述感测装置包括感测姿态参数的第一感测单元以及感测压力参数的第二感测单元；

所述第一感测单元包括三维加速度传感器和/或三维陀螺仪传感器和/或地磁传感器；

所述第二感测单元包括压力传感器。

3.根据权利要求1所述的站立式平衡训练器，其特征在于，所述站立式平衡训练器还包括与所述控制装置相连接的遥控手柄装置和/或控制操作平台，用于输入选择控制指令。

4.根据权利要求3所述的站立式平衡训练器，其特征在于，在所述遥控手柄装置和/或控制操作平台上还有指示单元，用于指示输入、运动状态参数及提醒信息。

5.根据权利要求1所述的站立式平衡训练器，其特征在于，所述控制装置包括通讯接口单元，用于连接外围游戏主机设备，将所述站立式平衡训练器作为游戏控制设备与所述游戏主机形成互动。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的站立式平衡训练器，其特征在于，所述站立平台相互靠近端各设置有一个与脚弓相适配的半圆球体。

7.一种站立式平衡训练方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：使用者站立于站立平台上，控制装置调控驱动装置处于设定模式下；

S2：感测装置感测使用者在两个所述站立平台上的最大平衡参数并将所述最大平衡参数通过所述控制装置输出至存储装置，所述存储装置存储所述最大平衡参数；

S3：所述控制装置调控所述驱动装置处于工作模式下，所述驱动装置驱动两个所述站立平台在所述最大平衡参数以内运动。

8.根据权利要求7所述的站立式平衡训练方法，其特征在于，所述步骤S2中所述最大平衡参数的感测包括如下步骤：

S2-1：在设定模式下，接收使用者通过遥控手柄装置和/或控制操作平台输入的选择控制指令，并根据所述选择控制指令控制所述驱动装置带动所述站立平台从初始状态以一定速度沿预定方向倾斜；

S2-2：接收使用者通过所述遥控手柄装置和/或控制操作平台发送的即将失去平衡的选择控制指令，使所述站立平台停止动作；所述感测装置感测此时所述站立平台的姿态参数作为该方向上的最大平衡参数，并由所述存储装置存储所述最大平衡参数；

S2-3：使所述站立平台恢复初始状态，在其他各方向上重复步骤S2-1与步骤S2-2，测得其他各方向的所述最大平衡参数。

9.根据权利要求8所述的站立式平衡训练方法，其特征在于，所述步骤S3中包括以下步骤：

S3-1：在工作模式下，所述感测装置感测所述站立平台任意时刻的运动状态参数，并将所述任意时刻运动状态参数传输给所述控制装置；

S3-2：所述控制装置将所述任意时刻的运动状态参数与所述存储装置中的所述最大平衡参数进行对比；

S3-3：当所述任意时刻的运动状态参数未超出所述最大平衡参数时，所述控制装置将指令传输给所述驱动装置，所述驱动装置带动所述站立平台继续沿该方向运动；

当所述任意时刻的运动状态参数等于所述最大平衡参数时，所述控制装置将指令传输给所述驱动装置，所述驱动装置带动所述站立平台改变该运动方向或停止动作。

10.根据权利要求8所述的站立式平衡训练方法，其特征在于，步骤S3中包括以下步骤：

S3-1：所述控制装置读取所述步骤S2中感测到的所述最大平衡参数；

S3-2：所述控制装置根据所述最大平衡参数设定所述驱动装置的运动模式并输送给驱动装置，由所述驱动装置带动所述站立平台在所述运动模式下运动。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的站立式平衡训练方法，其特征在于，步骤S3中，还包括以下步骤：

S3-4：在所述存储装置中预先存储与所述站立平台的姿态参数关联的设定压力差参数；

S3-5：所述控制装置调控所述驱动装置处于工作模式下，所述感测装置感测任意时刻所述站立平台上的压力参数；

S3-6：所述感测装置将所述压力参数输送给所述控制装置，并由所述控制装置计算出两个所述站立平台的压力差；

S3-7：所述控制装置将所述步骤S3-6计算得到的所述压力差与所述设定压力差参数进行对比；

S3-8：若计算得到的所述压力差在所述设定压力差参数范围内，则两个所述站立平台继续运动，指示单元不进行指示；若计算得到的所述压力差不在所述设定压力差参数范围内，所述控制装置将结果通过所述指示单元进行指示。

12.根据权利要求11所述的站立式平衡训练方法，其特征在于，所述指示单元为指示灯，所述指示灯通过变换颜色或灭灯与亮灯的方式来指导使用者。