CN104739618A - 一种腰部康复训练联接装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

针对现有腰部康复训练装置工作效率差、存在干涉、容易对患者产生二次伤害等问题。本发明提供一种腰部康复训练联接装置和控制方法：所述的腰部康复训练联接装置，包括铝合金型材框架和2个以上的腰部康复单元。每个腰部康复单元均包含气动人工肌肉单元、重力平衡单元、康复训练联接单元。所述的控制方法，由七个步骤构成，控制4个康复训练联接单元对患者进行弯腰康复训练。有益技术效果：本发明装置采用了模块化设计，四个腰部康复单元的结构相同，相互独立，节约了加工成本，避免了训练中由于其中一个康复单元运动而使得其余单元被动进行运动，相互间无干涉。同时，它们相互配合，联合作业，实现了腰部康复训练，提高了工作效率。

Description

一种腰部康复训练联接装置及控制方法

技术领域

本发明涉及医疗康复训练器械领域，具体是一种腰部康复训练联接装置。

背景技术

目前，多数腰部康复训练装置均采用电机带动传动元件，如齿轮齿条等，作用在非弹性的板上，板与腰部接触，从而进行康复训练。但是，上述大多数腰部训练装置中，腰部联接装置中的执行元件和末端执行器均采用刚性元件，但刚性元件具有不可压缩性，使得腰部所受到的力瞬变，这不仅严重影响了腰部康复训练的效果，还存在着安全隐患，易使康复患者腰部二次受伤。

为此，发明人申请了一件专利（申请号201410491844.0），公开了一种利用气动人工肌肉驱动腰部弯腰康复训练的六自由度并联腰部康复训练装置，以便克服现有腰部训练装置的不足。

尽管该申请的技术方案与设备结构有创新性的突破，但在临床检验中，我们发现该专利申请（201410491844.0）、治疗周期长、康复效果不够理想。经研究分析，我们认为造成该发明工作效率低的主要原因有如下几点：

该发明其联接装置件使用的是刚性连接杆，在进行康复训练过程中，刚性杆不可伸缩，也不会发生弹性变形，使得作用在腰部的力存在瞬变，存在安全隐患。

同时，由于腰带为整圆环结构，使得三个联接装置间接相连在一起，当其中一个联接装置运动时，运动效果会通过圆环腰带影响到其它的连接装置，因此，三个气动人工肌肉在运动过程中存在相互干涉。并且非对称的三个气动人工肌肉布局使得运动范围受限，腰无法向后伸展，使得实际使用中存在缺陷。

最后，该发明中传递气动人工肌肉单元200所产生的作用力的媒介是固定长度的长杆，而气动人工肌肉单元200在工作时会发生形变，引起前述连接杆倾斜，一则无法充分接触患者的腰部传递作用力，二则接触时由于联接装置的长度不可调节，导致其施加在患者腰部的力忽大忽小，且不可控。而腰部受伤的患者的康复训练的一个重要原则是持续、渐进，避免强度过大或过于频繁的变力，反而不利于患者的康复，为此，有必要对该申请的机械结构进一步改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种腰部康复训练联接装置，以解决腰部康复训练装置中存在的腰部联接问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种腰部康复训练联接装置，包括铝合金型材框架100和2个以上的腰部康复单元。所述腰部康复单元安装在铝合金型材框架100中。

每个腰部康复单元均包含气动人工肌肉单元200、重力平衡单元300、康复训练联接单元400。其中，

康复训练联接单元400为水平设置的、可伸缩的杆状结构件。通过康复训练联接单元400的伸缩，确保在腰部康复训练过程中，联接装置康复训练联接单元400能始终与患者腰部接触，且施加在患者腰部上的作用力恒定。

康复训练联接单元400经气动人工肌肉单元200与铝合金型材框架100的底部相连接。

康复训练联接单元400经重力平衡单元300与铝合金型材框架100的顶部相连接。

采用本发明所述联接装置的控制方法，按如下步骤进行：

步骤1.令采样放大单元、模数转换单元、电机驱动单元和工控机上电。令压力传感器405反馈压力信号。令康复训练联接单元400复位。

步骤2.由工控机控制第一步进电机411进行联接装置的二级传动，使得每个康复训练联接单元400中的上导轨组件缩入下导轨组件中，即四个每个康复训练联接单元400分别远离铝合金型材框架100的中心，患者从康复训练联接单元400之间的侧隙进入铝合金型材框架100中心。

步骤3. 由工控机控制第一步进电机411进行联接装置的二级传动，使得四个康复训练联接单元400向铝合金型材框架100中心位置靠拢。

步骤4.压力传感器405将测得的值传输到工控机上，工控机根据压力值控制第二步进电机415进行联接装置的一级传动：压力值大于预设值，控制第二步进电机415正向转动，令上导轨组件缩入下导轨组件中，即使得康复训练联接单元400远离铝合金型材框架中心位置。压力值小于预设值，控制第二步进电机415反向转动，令上导轨组件从下导轨组件中伸出，即使得康复训练联接单元400向铝合金型材框架中心位置靠拢，直至压力传感器测405的压力值与预设值相等。

步骤5. 由工控机控制2个或4个康复训练联接单元400对患者进行弯腰康复训练：

控制2个康复训练联接单元400进行弯腰康复训练时：由工控机控制相对的2个气动人工肌肉单元200中的气动人工肌肉充气或放气，使得气动人工肌肉收缩程度不同，从而提供驱动力。并分别控制对应的康复训练联接单元400中的第二步进电机415进行联接装置的一级传动，使得腰部康复患者进行前、后、左或右的弯腰康复训练 。同时，控制另外2个气动人工肌肉单元200保持原状态。

控制4个康复训练联接单元400进行弯腰康复训练时：由工控机控制相邻的2个气动人工肌肉单元200中的气动人工肌肉充气，控制另外2个气动人工肌肉单元200中的气动人工肌肉放气，使得相对的气动人工肌肉收缩程度不同，从而提供驱动力。并分别控制康复训练联接单元400中的第二步进电机415同时进行联接装置的一级传动，同时，依据压力传感器测405反馈的压力值控制康复训练联接单元400中的第一步进电机411二级传动，即对一级传动辅助运动，使得腰部康复患者在进行各个方向的弯腰康复训练时实际受力与预设值相等。

步骤7. 由工控机控制第一步进电机411进行联接装置的二级传动，使得每个康复训练联接单元400中的上导轨组件缩入下导轨组件中，患者从康复训练联接单元400之间的侧隙走出。关闭采样放大单元、模数转换单元、电机驱动单元和工控机电源。

本发明的有益技术效果

1. 本发明装置采用了模块化设计，四个腰部康复单元的结构相同，相互独立，节约了加工成本，避免了训练中由于其中一个康复单元运动而使得其余单元被动进行运动，相互间无干涉。同时，它们相互配合，联合作业，实现了腰部康复训练，提高了工作效率。

2. 本发明装置通过两个步进电机分别带动上导轨和滑块在下导轨中做直线运动，实现了腰带的两级伸缩，不但可根据康复患者腰围信息进行伸缩调节，还可配合气动人工肌肉长度的变化进行伸缩调节，使得联接装置的伸缩运动更加灵活。

3. 本发明装置中工控机通过电机驱动单元控制步进电机，同时，在腰带处加了压力传感器，实时检测腰部受力的大小，并通过采样放大单元、模数转换单元实时将信号传输到工控机上，完成了闭环反馈，使腰带完成伸缩运动，不仅实现了腰部康复训练联接装置的自动化，减少了劳动力，还保证了联接装置运动的精度和腰部受力的大小，保证了腰部康复训练的效果。

4. 本发明装置末端执行器采用柔性材料与腰部接触，康复训练联接单元400二级伸缩采用弹簧和绳索传动，起到了双重减震、缓冲作用，使腰部的受力力更加平缓，有效地保护了腰部，防止了二次损伤。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的右视图。

图4为图1中康复训练联接单元400的立体示意图。

图5为图4中上导轨402的立体示意图。

图6为图4的仰视图。

图7为图4中下导轨401的立体示意图。

图8为图4中上导轨402与下导轨401连接区域的放大示意图。

图9为图8的一级传动段的纵向剖视图。

图10为图8的一级传动段的俯视图。

图11为图8的二级传动段的纵向剖视图。

具体实施方法

现结合附图详细说明本发明的结构特点。

参见图1，一种腰部康复训练联接装置，包括铝合金型材框架100和2个以上的腰部康复单元。所述腰部康复单元安装在铝合金型材框架100中。每个腰部康复单元均包含气动人工肌肉单元200、重力平衡单元300、康复训练联接单元400。其中，

康复训练联接单元400为水平设置的、可伸缩的杆状结构件。通过康复训练联接单元400的伸缩，确保在腰部康复训练过程中，联接装置康复训练联接单元400能始终与患者腰部接触，且施加在患者腰部上的作用力恒定。

康复训练联接单元400经气动人工肌肉单元200与铝合金型材框架100的底部相连接。

康复训练联接单元400经重力平衡单元300与铝合金型材框架100的顶部相连接。

参见图2，铝合金型材框架100呈矩形框。在铝合金型材框架100的4个竖直面内分别设有1个腰部康复单元。

参见图4，所述康复训练联接单元400包括上导轨组件和下导轨组件。其中，上导轨组件与下导轨组件活动连接，且上导轨组件沿下导轨组件的长度方向前后移动。

参见图3，所述下导轨组件的杆身与重力平衡单元300的一端相连接。重力平衡单元300的另一端与对应的铝合金型材框架100的顶部相连接。

参见图3，所述下导轨组件的末端与气动人工肌肉单元200的一端相连接。气动人工肌肉单元200的另一端与对应的铝合金型材框架100的底部相连接。

通过气动人工肌肉单元200和重力平衡单元300保持康复训练联接单元400处于水平的状态。通过气动人工肌肉单元200向康复训练联接单元400。

进一步说，气动人工肌肉单元200的型号为MAS-10-420N-AA-MCFK。重力平衡单元300为一根弹簧。

参见图4，所述上导轨组件包括上导轨402、刚性腰带403、海绵404、压力传感器405。

参见图5，其中上导轨402为长杆装，在上导轨402长度方向的一端设有吊耳。在上导轨402的底部设有2个相互平行的上导轨滑槽，如图6所示。所述上导轨滑槽与设有吊耳一侧的上导轨402端面相通。即上导轨402的上导轨滑槽段的截面呈E形，。

参见图4，上导轨402长度方向的另一端与刚性腰带403的一端相连接。所述刚性腰带403呈月牙形，且向内弯曲。在刚性腰带403的另一端端面设有海绵404。在海绵404外侧面的中部设有压力传感器405。

参见图4，所述下导轨组件包括下导轨401、弹簧406、滑块407、绳索408、卷筒409、电机支架410、第一步进电机411、齿条412、低速齿轮413、同步带414、第二步进电机415、轴承416、齿轮轴417、和高速齿轮418。

参见图7，在下导轨401的顶部设有与上导轨402相配合的异形槽。该异形槽长度方向的一端延伸至下导轨401的端面，即异形槽的一端开口。通过上导轨402与下导轨401的异形槽的相互配合，实现上导轨组件与下导轨组件的活动连接，如图8所示。

参见图8，在异形槽长度方向的侧壁上分别设有1个凸块，由该对凸块将异形槽分成3个节段，自开口端向闭口端依次为：伸缩段的异形槽S、限位段的异形槽T和驱动段的异形槽U。伸缩段的异形槽S的截面宽度小于驱动段的异形槽U的截面宽度。

参见图9，在凸块的侧壁上开有定位滑槽。所述定位滑槽的截面呈“凸”字形。所述定位滑槽与驱动段的异形槽U相通。

参见图10，在每个定位滑槽内均配有1根齿条412。在每个齿条412的顶面上设有一段齿纹。

参见图10，在限位段的异形槽T设有1个滑块407。

参见图8，滑块407的两侧分别与相邻的齿条412的端部固定连接。即滑块407与齿条412构成U形的结构件。通过齿条412与定位滑槽的配合，确保该U形结构件在下导轨401的异形槽中滑动。

参见图9，在靠近限位段的异形槽T一侧的驱动段的异形槽U的槽底固定连接有电机支架410，在电机支架410的顶部固定连接有第一步进电机411。所述第一步进电机411能够正反向选旋转。在第一步进电机411的旋转轴上设有卷筒409。所述卷筒409随第一步进电机411的旋转轴同相转动。卷筒409侧壁与绳索408的一端相连接，绳索408的另一端通过滑块407中心孔与上导轨402的吊耳相连接。滑块407的一端面与弹簧406的一端相连接，弹簧406的另一端与上导轨402的一端面相连接。即当第一步进电机411绕紧绳索408时，弹簧406压缩，上导轨402朝B点方向移动。当第一步进电机411释放绳索408时，弹簧406恢复，上导轨402朝D点方向移动。

由第一步进电机411及其配合部件共同实现的康复训练联接单元400的伸缩运动为本发明所述联接装置的第二级传动。第二级传动负责确保本发明所述联接装置施加在康复患者腰部受力大小恒定——压力传感器405反馈的患者腰部所受的力与人工预设的施力相等，达到康复训练的效果。

参见图9，在异形槽的闭口端设有第二步进电机415。在第二步进电机415的旋转轴上设有高速齿轮418。所述高速齿轮418随第二步进电机415的旋转轴同相转动。

参见图10，在驱动段的异形槽U长度方向的侧壁上分别开有1个轴承孔，并配有轴承416。在2个轴承416之间设有齿轮轴417。在齿轮轴417的两端及齿轮轴417的中部各设有1个低速齿轮413。其中，位于齿轮轴417两端的低速齿轮413分别与相邻齿条412上的齿纹相互啮合。

通过同步带414将位于齿轮轴417中部的低速齿轮413与高速齿轮418连接在一起。当第二步进电机415正向转动时，通过同步带414和位于齿轮轴417中部的低速齿轮413带动齿轮轴417以及齿轮轴417两端的低速齿轮413转动，进而带动U形结构件齿条412和滑块407向异型槽的开口端移动。此时，与滑块407相连的弹簧406压缩而绳索408伸长，上导轨组件自下导轨组件中伸出，即康复训练联接单元400的总长伸长。

而当第二步进电机415反向转动时，通过同步带414和位于齿轮轴417中部的低速齿轮413带动齿轮轴417以及齿轮轴417两端的低速齿轮413反向转动，进而带动U形结构件齿条412和滑块407向异型槽的闭口端移动。此时，与滑块407相连的弹簧406拉长而绳索408缩短，上导轨组件缩入下导轨组件中。

由第二步进电机415及其配合部件共同实现的康复训练联接单元400的伸缩运动为本发明所述联接装置的第一级传动。第一级传动负责补偿因气动人工肌肉单元200的长度变化而导致的康复训练联接单元400的长度变化、康复训练联接单元400无法接触到患者腰部的问题。

进一步说，记限位段的异形槽T和驱动段的异形槽U的连接处为A点，伸缩段的异形槽S和限位段的异形槽T的连接处为B点，伸缩段的异形槽S长度方向的中点为C点，异形槽S的开口端为D点。

上导轨402吊耳端的初始位置为C点处。

上导轨402吊耳端由C点至A点，为康复训练联接单元400的展开行程，方便患者进出联接装置。待患者进入或离开本发明所述的联接装置后，上导轨402退回至与腰部接触的位置。

使用本发明所述的联接装置时，

滑块407在第二步进电机415的驱动下由A点至B点之间的运动，为训练联接单元400的一级传动的运动行程。所述一级传动用以补偿因气动人工肌肉单元200的形变而引起的干涉。

上导轨402在第一步进电机411的驱动下由B点至C点之间的运动，为训练联接单元400的二级传动的运动行程。该二级传动用以调节训练联接单元400对患者腰部的施力大小，确保患者受到的力恒定。

参见图10，齿纹设置在靠近第二步进电机415一侧的齿条412的顶面上。

进一步说，本发明还设有采样放大单元、模数转换单元、电机驱动单元和工控机。其中，

每个气动人工肌肉单元200中的压力传感器405均与采样放大单元的输入端相连接，采样放大单元的输出端经模数转换单元与工控机的输入端相连接。

每个气动人工肌肉单元200中的第一步进电机411和第二步进电机415均分别与电机驱动单元的输出端相连接，电机驱动单元的输入端与工控机的输出端相连接。

压力传感器405的压力信号经采样、放大、滤波处理后输入工控机。

电机驱动单元负责将工控机的控制指令转成驱动电信号。

工控机依照人工设定的参数，并结合收到的压力信号，通过电机驱动单元分别控制第一步进电机411和第二步进电机415的进行正转、反转或停转。

采用本发明所述联接装置的控制方法。按如下步骤进行：

步骤1.令采样放大单元、模数转换单元、电机驱动单元和工控机上电。令压力传感器405反馈压力信号。令康复训练联接单元400复位。

步骤2.由工控机控制第一步进电机411进行联接装置的二级传动，使得每个康复训练联接单元400中的上导轨组件缩入下导轨组件中，即四个每个康复训练联接单元400分别远离铝合金型材框架100的中心，患者从康复训练联接单元400之间的侧隙进入铝合金型材框架100中心。

步骤3. 由工控机控制第一步进电机411进行联接装置的二级传动，使得四个康复训练联接单元400向铝合金型材框架100中心位置靠拢。

步骤4.压力传感器405将测得的值传输到工控机上，工控机根据压力值控制第二步进电机415进行联接装置的一级传动：压力值大于预设值，控制第二步进电机415正向转动，令上导轨组件缩入下导轨组件中，即使得康复训练联接单元400远离铝合金型材框架中心位置。压力值小于预设值，控制第二步进电机415反向转动，令上导轨组件从下导轨组件中伸出，即使得康复训练联接单元400向铝合金型材框架中心位置靠拢，直至压力传感器测405的压力值与预设值相等。

步骤5. 由工控机控制2个或4个康复训练联接单元400对患者进行弯腰康复训练：

控制2个康复训练联接单元400进行弯腰康复训练时：由工控机控制相对的2个气动人工肌肉单元200中的气动人工肌肉充气或放气，使得气动人工肌肉收缩程度不同，从而提供驱动力。并分别控制对应的康复训练联接单元400中的第二步进电机415进行联接装置的一级传动，使得腰部康复患者进行前、后、左或右的弯腰康复训练 。同时，控制另外2个气动人工肌肉单元200保持原状态。

控制4个康复训练联接单元400进行弯腰康复训练时：由工控机控制相邻的2个气动人工肌肉单元200中的气动人工肌肉充气，控制另外2个气动人工肌肉单元200中的气动人工肌肉放气，使得相对的气动人工肌肉收缩程度不同，从而提供驱动力。并分别控制康复训练联接单元400中的第二步进电机415同时进行联接装置的一级传动，同时，依据压力传感器测405反馈的压力值控制康复训练联接单元400中的第一步进电机411二级传动，即对一级传动辅助运动，使得腰部康复患者在进行各个方向的弯腰康复训练时实际受力与预设值相等。

步骤7. 由工控机控制第一步进电机411进行联接装置的二级传动，使得每个康复训练联接单元400中的上导轨组件缩入下导轨组件中，患者从康复训练联接单元400之间的侧隙走出。关闭采样放大单元、模数转换单元、电机驱动单元和工控机电源。

进一步说，气动人工肌肉单元是由弹簧和气动肌腱MAS-10-420N-AA-MCFK组合而成，气动肌腱MAS-10-420N-AA-MCFK一端固定在铝合金型材框架下端的型材上，另一端安装一球铰副，联接康复训练联接单元，为腰部康复训练提供动力。

进一步说，由弹簧组成的重力平衡单元的一端固定在铝合金型材框架顶端型材上，另一端成一定倾斜角度安装在康复训练联接单元中的下导轨上，用来平衡康复训练联接单元竖直方向上的力。

进一步说，三个低速齿轮安装在同一齿轮轴上，齿轮轴通过轴承安装在下导轨上，其中一个低速齿轮通过同步带与高速齿轮联接，另外两个低速齿轮与安装在下导轨上的齿条相联接，所述的滑块固定在齿条末端，安装在下导轨的另一段导轨上。

进一步说，所述的重力平衡单元自动发生弹性形变平衡康复训练联接单元上竖直方向的力，同时，不限制康复训练联接单元位置的变化，避免了康复训练过程中对康复训练联接单元的运动产生了干涉。

进一步说，刚性腰带403与上导轨402直接联接，实现力的传递。海绵一侧与刚性腰带内侧相联接，另一侧直接与康复患者腰部接触，完成康复训练。

进一步说，所述的康复训练联接单元能够实现两级传动直线运动。其中，一个步进电机输出轴带动高速齿轮旋转，高速齿轮通过同步带带动低速齿轮旋转，齿轮轴同步转动，带动轴上另外两个低速齿轮旋转，低速齿轮带动与其啮合的齿条作直线运动，使得固定在齿条末端上的滑块在导轨中做直线运动，从而完成了与滑块通过弹簧联接的上导轨的直线运动，实现了联接装置的一级伸缩，即联接装置的一级传动。另一个步进电机输出轴带动卷筒顺时针（俯视方向）旋转，使得卷筒上的绳索收缩，带动上导轨运动，压缩弹簧，而步进电机逆时针旋转使得绳索伸长，在弹簧作用力下，上导轨进行方向直线运动，从而实现了上导轨的往返直线运动，实现了联接装置的二级伸缩，即联接装置的二级传动。

进一步说明：联接装置的一级传动使用了齿轮齿条传动，不但可配合气动人工肌肉长度的变化进行伸缩调节，使得联接装置的伸缩运动更加灵活，还能保证联接装置伸缩的精度。联接装置的二级传动使用了弹簧加绳索传动，不但可根据康复患者腰围信息进行伸缩调节，还起到了双重减震、缓冲作用，使腰部的受力力更加平缓，有效地保护了腰部，防止了二次损伤。

Claims (8)

1.一种腰部康复训练联接装置，包括铝合金型材框架（100）和2个以上的腰部康复单元；所述腰部康复单元安装在铝合金型材框架（100）中；其特征在于：

每个腰部康复单元均包含气动人工肌肉单元（200）、重力平衡单元（300）、康复训练联接单元（400）；其中，

康复训练联接单元（400）为水平设置的、可伸缩的杆状结构件；通过康复训练联接单元（400）的伸缩，确保在腰部康复训练过程中，联接装置康复训练联接单元（400）能始终与患者腰部接触，且施加在患者腰部上的作用力恒定；

康复训练联接单元（400）经气动人工肌肉单元（200）与铝合金型材框架（100）的底部相连接；

康复训练联接单元（400）经重力平衡单元（300）与铝合金型材框架（100）的顶部相连接。

2.根据权利要求1的一种腰部康复训练联接装置；其特征在于：

铝合金型材框架（100）呈矩形框；在铝合金型材框架（100）的4个竖直面内分别设有1个腰部康复单元；

所述康复训练联接单元（400）包括上导轨组件和下导轨组件；其中，上导轨组件与下导轨组件活动连接，且上导轨组件沿下导轨组件的长度方向前后移动；

所述下导轨组件的杆身与重力平衡单元（300）的一端相连接；重力平衡单元（300）的另一端与对应的铝合金型材框架（100）的顶部相连接；

所述下导轨组件的末端与气动人工肌肉单元（200）的一端相连接；气动人工肌肉单元（200）的另一端与对应的铝合金型材框架（100）的底部相连接；

通过气动人工肌肉单元（200）和重力平衡单元（300）保持康复训练联接单元（400）处于水平的状态；通过气动人工肌肉单元（200）向康复训练联接单元（400）。

3.根据权利要求2的一种腰部康复训练联接装置；其特征在于：

气动人工肌肉单元（200）的型号为MAS-10-420N-AA-MCFK；

重力平衡单元（300）为一根弹簧。

4.根据权利要求3的一种腰部康复训练联接装置；其特征在于：

所述上导轨组件包括上导轨（402）、刚性腰带（403）、海绵（404）、压力传感器（405）；

其中上导轨（402）为长杆装，在上导轨（402）长度方向的一端设有吊耳；在上导轨（402）的底部设有2个相互平行的上导轨滑槽；所述上导轨滑槽与设有吊耳一侧的上导轨（402）端面相通；即上导轨（402）的上导轨滑槽段的截面呈E形；

上导轨（402）长度方向的另一端与刚性腰带（403）的一端相连接；所述刚性腰带（403）呈月牙形，且向内弯曲；在刚性腰带（403）的另一端端面设有海绵（404）；在海绵（404）外侧面的中部设有压力传感器（405）；

所述下导轨组件包括下导轨（401）、弹簧（406）、滑块（407）、绳索（408）、卷筒（409）、电机支架（410）、第一步进电机（411）、齿条（412）、低速齿轮（413）、同步带（414）、第二步进电机（415）、轴承（416）、齿轮轴（417）、和高速齿轮（418）；

在下导轨（401）的顶部设有与上导轨（402）相配合的异形槽；该异形槽长度方向的一端延伸至下导轨（401）的端面，即异形槽的一端开口；通过上导轨（402）与下导轨（401）的异形槽的相互配合，实现上导轨组件与下导轨组件的活动连接；

 在异形槽长度方向的侧壁上分别设有1个凸块，由该对凸块将异形槽分成3个节段，自开口端向闭口端依次为：伸缩段的异形槽（S）、限位段的异形槽（T）和驱动段的异形槽（U）；伸缩段的异形槽（S）的截面宽度小于驱动段的异形槽（U）的截面宽度；

在凸块的侧壁上开有定位滑槽；所述定位滑槽的截面呈“凸”字形；所述定位滑槽与驱动段的异形槽（U）相通；

在每个定位滑槽内均配有1根齿条（412）；在每个齿条（412）的顶面上设有一段齿纹；

在限位段的异形槽（T）设有1个滑块（407）；

滑块（407）的两侧分别与相邻的齿条（412）的端部固定连接；即滑块（407）与齿条（412）构成U形的结构件；通过齿条（412）与定位滑槽的配合，确保该U形结构件在下导轨（401）的异形槽中滑动；

在靠近限位段的异形槽（T）一侧的驱动段的异形槽（U）的槽底固定连接有电机支架（410），在电机支架（410）的顶部固定连接有第一步进电机（411）；所述第一步进电机（411）能够正反向旋转；在第一步进电机（411）的旋转轴上设有卷筒（409）；所述卷筒（409）随第一步进电机（411）的旋转轴同相转动；卷筒（409）侧壁与绳索（408）的一端相连接，绳索（408）的另一端通过滑块（407）中心孔与上导轨（402）的吊耳相连接；滑块（407）的一端面与弹簧（406）的一端相连接，弹簧（406）的另一端与上导轨（402）的一端面相连接；即当第一步进电机（411）绕紧绳索（408）时，弹簧（406）压缩，上导轨（402）朝B点方向移动；当第一步进电机（411）释放绳索（408）时，弹簧（406）恢复，上导轨（402）朝D点方向移动；

由第一步进电机（411）及其配合部件共同实现的康复训练联接单元（400）的伸缩运动为本发明所述联接装置的第二级传动；第二级传动负责确保本发明所述联接装置施加在康复患者腰部受力大小恒定——压力传感器（405）反馈的患者腰部所受的力与人工预设的施力相等，达到康复训练的效果；

在异形槽的闭口端设有第二步进电机（415）；在第二步进电机（415）的旋转轴上设有高速齿轮（418）；所述高速齿轮（418）随第二步进电机（415）的旋转轴同相转动；

在驱动段的异形槽（U）长度方向的侧壁上分别开有1个轴承孔，并配有轴承（416）；在2个轴承（416）之间设有齿轮轴（417）；在齿轮轴（417）的两端及齿轮轴（417）的中部各设有1个低速齿轮（413）；其中，位于齿轮轴（417）两端的低速齿轮（413）分别与相邻齿条（412）上的齿纹相互啮合；

通过同步带（414）将位于齿轮轴（417）中部的低速齿轮（413）与高速齿轮（418）连接在一起；当第二步进电机（415）正向转动时，通过同步带（414）和位于齿轮轴（417）中部的低速齿轮（413）带动齿轮轴（417）以及齿轮轴（417）两端的低速齿轮（413）转动，进而带动U形结构件齿条（412）和滑块（407）向异型槽的开口端移动；此时，与滑块（407）相连的弹簧（406）压缩而绳索（408）伸长，上导轨组件自下导轨组件中伸出，即康复训练联接单元（400）的总长伸长；

而当第二步进电机（415）反向转动时，通过同步带（414）和位于齿轮轴（417）中部的低速齿轮（413）带动齿轮轴（417）以及齿轮轴（417）两端的低速齿轮（413）反向转动，进而带动U形结构件齿条（412）和滑块（407）向异型槽的闭口端移动；此时，与滑块（407）相连的弹簧（406）拉长而绳索（408）缩短，上导轨组件缩入下导轨组件中；

由第二步进电机（415）及其配合部件共同实现的康复训练联接单元（400）的伸缩运动为本发明所述联接装置的第一级传动；第一级传动负责补偿因气动人工肌肉单元（200）的长度变化而导致的康复训练联接单元（400）的长度变化、康复训练联接单元（400）无法接触到患者腰部的问题。

5.根据权利要求4的一种腰部康复训练联接装置；其特征在于：

记限位段的异形槽（T）和驱动段的异形槽（U）的连接处为A点，伸缩段的异形槽（S）和限位段的异形槽（T）的连接处为B点，伸缩段的异形槽（S）长度方向的中点为C点，异形槽（S）的开口端为D点；

上导轨（402）吊耳端的初始位置为C点处；

上导轨（402）吊耳端由C点至A点，为康复训练联接单元（400）的展开行程，方便患者进出联接装置；待患者进入或离开本发明所述的联接装置后，上导轨（402）退回至与腰部接触的位置；

使用本发明所述的联接装置时，

滑块（407）在第二步进电机（415）的驱动下由A点至B点之间的运动，为训练联接单元（400）的一级传动的运动行程；所述一级传动用以补偿因气动人工肌肉单元200的形变而引起的干涉；

上导轨（402）在第一步进电机（411）的驱动下由B点至C点之间的运动，为训练联接单元（400）的二级传动的运动行程；该二级传动用以调节训练联接单元（400）对患者腰部的施力大小，确保患者受到的力恒定。

6.根据权利要求5的一种腰部康复训练联接装置；其特征在于：

齿纹设置在靠近第二步进电机（415）一侧的齿条（412）的顶面上。

7.根据权利要求4、5或6所述的一种腰部康复训练联接装置；其特征在于：

还设有采样放大单元、模数转换单元、电机驱动单元和工控机；其中，

每个气动人工肌肉单元（200）中的压力传感器（405）均与采样放大单元的输入端相连接，采样放大单元的输出端经模数转换单元与工控机的输入端相连接；

每个气动人工肌肉单元（200）中的第一步进电机（411）和第二步进电机（415）均分别与电机驱动单元的输出端相连接，电机驱动单元的输入端与工控机的输出端相连接；

压力传感器（405）的压力信号经采样、放大、滤波处理后输入工控机；

电机驱动单元负责将工控机的控制指令转成驱动电信号；

工控机依照人工设定的参数，并结合反馈压力信号，通过电机驱动单元分别控制第一步进电机（411）和第二步进电机（415）的进行正转、反转或停转。

8.采用权利要求1至7所述联接装置的控制方法；其特征在于：按如下步骤进行：

步骤1.令采样放大单元、模数转换单元、电机驱动单元和工控机上电；令压力传感器（405）反馈压力信号；令康复训练联接单元（400）复位；

步骤2.由工控机控制第一步进电机（411）进行联接装置的二级传动，使得每个康复训练联接单元（400）中的上导轨组件缩入下导轨组件中，即四个每个康复训练联接单元（400）分别远离铝合金型材框架（100）的中心，患者从康复训练联接单元（400）之间的侧隙进入铝合金型材框架（100）中心；

步骤3. 由工控机控制第一步进电机（411）进行联接装置的二级传动，使得四个康复训练联接单元（400）向铝合金型材框架（100）中心位置靠拢；

步骤4.压力传感器（405）将测得的值传输到工控机上，工控机根据压力值控制第二步进电机（415）进行联接装置的一级传动：压力值大于预设值，控制第二步进电机（415）正向转动，令上导轨组件缩入下导轨组件中，即使得康复训练联接单元（400）远离铝合金型材框架中心位置；压力值小于预设值，控制第二步进电机（415）反向转动，令上导轨组件从下导轨组件中伸出，即使得康复训练联接单元（400）向铝合金型材框架中心位置靠拢，直至压力传感器测（405）的压力值与预设值相等；

步骤5. 由工控机控制2个或4个康复训练联接单元（400）对患者进行弯腰康复训练：

控制2个康复训练联接单元（400）进行弯腰康复训练时：由工控机控制相对的2个气动人工肌肉单元（200）中的气动人工肌肉充气或放气，使得气动人工肌肉收缩程度不同，从而提供驱动力；并分别控制对应的康复训练联接单元（400）中的第二步进电机（415）进行联接装置的一级传动，使得腰部康复患者进行前、后、左或右的弯腰康复训练 ；同时，控制另外2个气动人工肌肉单元（200）保持原状态；

控制4个康复训练联接单元（400）进行弯腰康复训练时：由工控机控制相邻的2个气动人工肌肉单元（200）中的气动人工肌肉充气，控制另外2个气动人工肌肉单元（200）中的气动人工肌肉放气，使得相对的气动人工肌肉收缩程度不同，从而提供驱动力；并分别控制康复训练联接单元（400）中的第二步进电机（415）同时进行联接装置的一级传动，同时，依据压力传感器测（405）反馈的压力值控制康复训练联接单元（400）中的第一步进电机（411）二级传动，即对一级传动辅助运动，使得腰部康复患者在进行各个方向的弯腰康复训练时实际受力与预设值相等；

步骤7. 由工控机控制第一步进电机（411）进行联接装置的二级传动，使得每个康复训练联接单元（400）中的上导轨组件缩入下导轨组件中，患者从康复训练联接单元（400）之间的侧隙走出；关闭采样放大单元、模数转换单元、电机驱动单元和工控机电源。