CN106267773A - 具步态分析功能的智能型悬吊系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具步态分析功能的智能型悬吊系统，尤其是指一种可适用于一般运动装置或复健装置上做为帮助用户复健训练的发明，其于运动装置上在可侦测并呈现使用者重量改变、步态改变的位置区设有一重量传感器及一位移传感器，该运动装置的传动机构链接有一可供束缚使用者的载具，让用户透过智能型悬吊系统支撑于运动装置上，可借由重量传感器侦测使用者下肢的承重能力而适度地调整支撑力量，且借由位移传感器实时侦测及分析使用者的步态，并实时做出回馈，让用户借由视觉回馈得知运动或复健的步态状况，进而作出适当的步态调整，也可以回馈讯号作为复健装置的运转控制之用。

Description

具步态分析功能的智能型悬吊系统

技术领域

本发明涉及室内运动器材，尤指一种具步态分析功能的智能型悬吊系统，其具有支撑使用者体重以及实时量化评估使用者步态（gait）的功能。

背景技术

室内运动器材的使用性质虽不同于户外运动，然于现阶段，各种不同领域的室内运动器材均能展现进行身体各部肌肉的训练，使消费者虽处于居家或室内亦能进行体能训练，达到健身训练的目的，但大多室内运动器材仅能提供一般使用者作为健身训练，而无法让下肢无法承受较大重量的使用者进行运动或复健训练，即使现今市面上的运动器材有发展出一种透过另外增设的悬吊装置来支撑用户，也仅能单纯地悬吊及支撑使用者，而无法再针对使用者当下的运动状态进行步态分析及视觉回馈。

发明内容

本发明的主要目的，其提供一种具步态分析功能的智能型悬吊系统，该智能型悬吊系统可实时侦测及分析使用者的步态，并实时做出视觉回馈，让用户借由视觉回馈得知运动或复健的步态状况，进而作出适当的步态调整，也可以回馈讯号作为复健装置的运转控制之用。

本发明的另一主要目的，其提供一种具步态分析功能的智能型悬吊系统，其适用于可移动性的定点状态中的运动装置，于运动装置上在可侦测并呈现使用者重量改变、步态改变的位置区设有一重量传感器及一位移传感器，经由数字转换、数据输出、计算机收集数据、软件分析步态数据，以得知身体重心位移、身体两侧承重和对称性、身体两侧承载时间和对称性等数据，进而经由视觉回馈，俾让用户进行适当的步态调整，也可以回馈讯号作为复健装置的运转控制之用。

为达上述目的，本发明的解决方案是：

一种具步态分析功能的智能型悬吊系统，整个系统可链接在运动装置或是运动机的骨架；该骨架上设有一传动机构，而传动机构连结有一可供束缚使用者的载具，而一感测组件设置在运动装置或是运动机的骨架上在可侦测并呈现使用者重量改变、步态改变的位置区，以可定点式实时侦测及分析使用者的步态，并实时做出视觉回馈，让用户借由视觉回馈得知运动或复健的步态状况，进而作出适当的步态调整。

进一步，前述视觉回馈即是显示出步态状况于一显示屏幕上，该显示屏幕可为前述运动装置的控制屏幕或是其他显示器上，视觉回馈可显示出减重、身体重心上下、移动速度/距离、步频、左右脚动作对称性、单脚支撑重量百分比。

进一步，该骨架包含有两相隔开的底杆，该底杆后端往上延伸设有两外竖杆，两下肋体各设于底杆与外竖杆之间，而外竖杆顶端呈弯曲式并连接至两中竖杆，两中竖杆之间设置有一控制台及一乘坐架体，使用者可经由该控制台来操控智能型悬吊系统，而乘坐架体底端设置有一支撑架，其可借由连接板可上下滑动地安装在中竖杆上，两中竖杆顶端连接至一上横杆，一上肋体设于上横杆与中竖杆之间以增加支撑强度，该中竖杆顶端设有一上平台。

进一步，该传动机构包含一设置于骨架的两中竖杆之间的气压缸、骨架的上平台、上横杆上方的数滑轮及两钢索，其中一钢索一端连结于气压缸，而另端再行经上平台、上横杆上设置的滑轮，而另一钢索一端亦相同地连结于气压缸，而钢索另端同样地行经上平台、上横杆上所设置的另外的两滑轮，最后两钢索末端再连结至一可将用户束缚于运动装置上的软质载具上方。

进一步，该感测组件设置于骨架的上平台上并可定点式监测及分析使用者的步态，以得知运动或复健的步态状况，该感测组件包含有一重量传感器及一位移传感器。

进一步，该感测组件的重量传感器及位移传感器可实时监测使用者的步态，该重量传感器及位移传感器会透过MCU数字转换，并将数据输出，让智能型悬吊系统的控制面板的计算机收集数据，且利用软件分析步态数据，以侦测身体重心位移、两侧承重与对称性、两侧承载时间与对称性，并立即作出前述视觉回馈。

透过此悬吊系统可支撑病患部分或是全部的体重，在临床的使用上，一方面可以确保病患的行走安全，另一方面借由悬吊体重来减少下肢的承重，以使病患及早承重进行下肢的行走训练，使悬吊系统可调整所悬吊的力量，因此可随着使用者能力的进步而减少支撑力量，而钢索上连结的气压缸气压或感测组件除了可实时侦测并实时回馈所支撑的重量外，亦可监测使用者行走过程中身体重心（center of mass）转移的特性，例如重心移动的轨迹及速度等，再进一步分析用户步态周期中的时间-空间参数以及双侧下肢动作的对称性，例如步频（cadence）、单脚支撑体重的百分比，借以评估病患的步态表现，本发明的悬吊系统并非悬吊在被安设于天花板上的轨道处，因此不是一种沿着轨道移动的悬吊系统，具有方便移动性而可被设在定点状态中的任一运动装置上作为训练使用。

有关本发明为达前述目的所据以实施的具体构造及其功效，兹佐以图式说明如后。

附图说明

图1为本发明的具步态分析功能的智能型悬吊系统立体图；

图2为本发明的智能型悬吊系统与一运动装置相配合的立体图；

图3为本发明的智能型悬吊系统与另一运动装置相配合的立体图；

图4为本发明的智能型悬吊系统与另一运动装置相配合的立体图；

图5为本发明的步态分析方块图；

图6为本发明的视觉回馈显示出步态状况于显示屏幕上的示意图。

【符号说明】

10智能型悬吊系统1骨架

11、12底杆 13、14外竖杆

15、16下肋体 17、18中竖杆

19上横杆 190上平台

191上肋体 2传动机构

21气压缸 22、23钢索

24、25、26、27滑轮 3载具

4感测组件 41重量传感器

42位移传感器 43MCU数字转换

44数据输出 45计算机收集数据

46软件分析步态数据

47侦测身体重心位移、两侧承重与对称性、两侧承载时间与对称性

5运动装置 51控制屏幕

6视觉回馈/机器回馈控制 7使用者

8乘坐架体 81支撑架

82、83连接板 9控制台。

具体实施方式

为使更详细了解本发明的结构，请参阅图1所示，本发明提供一种具步态分析功能的智能型悬吊系统10，本发明的整个系统可链接在运动装置或是运动机的骨架，于图1中显示一骨架1，该骨架1上设有一传动机构2，而传动机构2连结有一可供束缚使用者7的载具3，而一感测组件4设置在运动装置5或是运动机的骨架1上在可侦测并呈现使用者重量改变、步态改变的位置区，以可实时侦测及分析使用者7的步态，并实时做出视觉回馈/机器回馈控制6。

一骨架1，其包含有两相隔开的底杆11、12，该底杆11、12后端往上延伸设有两外竖杆13、14，两下肋体15、16各设于底杆11、12与外竖杆13、14之间，而外竖杆13、14顶端呈弯曲式并连接至两中竖杆17、18，两中竖杆17、18之间设置有一控制台9（可同时参考图2）及一乘坐架体8，使用者7可经由该控制台9来操控智能型悬吊系统10，而乘坐架体8底端设置有一支撑架81，其可借由连接板82、83可上下滑动地安装在中竖杆17、18上，两中竖杆17、18顶端连接至一上横杆19，一上肋体191设于上横杆19与中竖杆17、18之间以增加支撑强度，该中竖杆17、18顶端设有一上平台190；

一传动机构2，其包含一设置于骨架1的两中竖杆17、18之间的气压缸21、骨架1的上平台190、上横杆19上方的数滑轮24、25、26、27及两钢索22、23，其中一钢索22一端连结于气压缸21，而另端再行经上平台190、上横杆19上设置的滑轮24、25，而另一钢索23一端亦相同地连结于气压缸21，而钢索23另端同样地行经上平台190、上横杆19上所设置的另外的两滑轮26、27，最后两钢索22、23末端再连结至一可将用户7束缚于运动装置5上的软质载具3上方，如图1及图2所示。

一感测组件4，其设置于骨架1的上平台190上并可定点式监测及分析使用者7的步态，以得知运动或复健的步态状况，该感测组件4包含有一重量传感器41及一位移传感器42。

请参阅图2至图4，一运动装置5，其可位于前述智能型悬吊系统10前侧，该运动装置5可犹如常见的滑步机、跑步机、踏步机等运动器材，当使用者7欲利用该智能型悬吊系统10来悬吊并支撑身体部分或全部重量时，可先驱动气压缸21让载具3垂降下来，让使用者7将载具3穿套上以在运动装置5进行运动或复健训练，在临床实验上，在透过该智能型悬吊系统10来悬吊并支撑身体部分或全部重量时，除了可确保使用者7的行走安全，更可借由智能型悬吊系统10来减少下肢的承重，让下肢无法承受较大重量的使用者7可以自行在运动装置5上进行运动或复健训练，且智能型悬吊系统10的传动机构2的气压缸21可进行调整气压大小，以做为拉动钢索22、23的力量值，亦即随着使用者7下肢的承重能力而适度地调整支撑力量。

请参阅图1至图5所示，当使用者7将前述智能型悬吊系统10的载具3穿套上并在运动装置5或一般地面上进行运动、行走或复健训练时，该感测组件4的重量传感器41会侦测使用者7下肢的承重能力而适度地调整支撑力量，而感测组件4的位移传感器42则会实时侦测及分析使用者7的步态，该重量传感器41及位移传感器42会透过MCU数字转换43，并将数据输出44，让智能型悬吊系统10的控制面板9的计算机收集数据45，且利用软件分析步态数据46，以侦测身体重心位移、两侧承重与对称性、两侧承载时间与对称性47，即为监测使用者7在运动或复健训练的过程中，其借由感测传动机构2的两钢索22、23所接受的力量及身体重心转移的特性，譬如是重心移动的轨迹及速度等，再进一步分析步态周期中的时间、空间参数及两侧下肢动作的对称性，借以评估使用者7的步态表现，并立即作出视觉回馈/机器回馈控制6，让用户7借由视觉回馈/机器回馈控制6得知运动或复健的步态状况，进而作出适当的步态调整。

前述视觉回馈/机器回馈控制6即是显示出步态状况于显示屏幕上，该显示屏幕可为运动装置5的控制屏幕51或是其他显示器上，在本实施例的图6所示，视觉回馈/机器回馈控制6可显示出减重、身体重心上下、移动速度/距离、步频、左右脚动作对称性、单脚支撑重量百分比于控制屏幕51上，让用户7得知运动或复健的步态状况。

综上所述，本发明能达到让用户7透过智能型悬吊系统10支撑于运动装置5上或一般地面上行走，并可随着使用者7下肢的承重能力而适度地调整支撑力量，可借由重量传感器41侦测使用者7下肢的承重能力而适度地调整支撑力量，且借由位移传感器42实时侦测及分析使用者7的步态，并实时做出视觉回馈/机器回馈控制6，让用户7借由视觉回馈/机器回馈控制6得知运动或复健的步态状况，进而作出适当的步态调整。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (6)

1.一种具步态分析功能的智能型悬吊系统，其特征在于：整个系统链接在运动装置或是运动机的骨架；该骨架上设有一传动机构，而传动机构连结有一可供束缚使用者的载具，而一感测组件设置在运动装置或是运动机的骨架上在可侦测并呈现使用者重量改变、步态改变的位置区，以可定点式实时侦测及分析使用者的步态，并实时做出视觉回馈，让用户借由视觉回馈得知运动或复健的步态状况，进而作出适当的步态调整。

2.如权利要求1所述的具步态分析功能的智能型悬吊系统，其特征在于：前述视觉回馈即是显示出步态状况于一显示屏幕上，该显示屏幕为前述运动装置的控制屏幕，视觉回馈可显示出减重、身体重心上下、移动速度/距离、步频、左右脚动作对称性、单脚支撑重量百分比。

3.如权利要求1所述的具步态分析功能的智能型悬吊系统，其特征在于：该骨架包含有两相隔开的底杆，该底杆后端往上延伸设有两外竖杆，两下肋体各设于底杆与外竖杆之间，而外竖杆顶端呈弯曲式并连接至两中竖杆，两中竖杆之间设置有一控制台及一乘坐架体，使用者经由该控制台来操控智能型悬吊系统，而乘坐架体底端设置有一支撑架，其借由连接板可上下滑动地安装在中竖杆上，两中竖杆顶端连接至一上横杆，一上肋体设于上横杆与中竖杆之间，该中竖杆顶端设有一上平台。

4.如权利要求3所述的具步态分析功能的智能型悬吊系统，其特征在于：该传动机构包含一设置于骨架的两中竖杆之间的气压缸、骨架的上平台、上横杆上方的数滑轮及两钢索，其中一钢索一端连结于气压缸，而另端再行经上平台、上横杆上设置的滑轮，而另一钢索一端亦相同地连结于气压缸，而钢索另端同样地行经上平台、上横杆上所设置的另外的两滑轮，最后两钢索末端再连结至一可将用户束缚于运动装置上的软质载具上方。

5.如权利要求3所述的具步态分析功能的智能型悬吊系统，其特征在于：该感测组件设置于骨架的上平台上并可定点式监测及分析使用者的步态，以得知运动或复健的步态状况，该感测组件包含有一重量传感器及一位移传感器。

6.如权利要求5所述的具步态分析功能的智能型悬吊系统，其特征在于：该感测组件的重量传感器及位移传感器实时监测使用者的步态，该重量传感器及位移传感器会透过MCU数字转换，并将数据输出，让智能型悬吊系统的控制面板的计算机收集数据，且利用软件分析步态数据，以侦测身体重心位移、两侧承重与对称性、两侧承载时间与对称性，并立即作出前述视觉回馈。