CN106422169A - 一种随动式减重下肢康复训练移动平台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种随动式减重下肢康复训练移动平台，用于帮助行走障碍的患者进行康复训练，包括减重系统、竖直支架、移动底盘和控制系统，所述减重系统固定在竖直支架的顶部两侧，竖直支架的底部固定在移动底盘上，所述减重系统和移动底盘连接控制系统进行控制。本发明可实现减重控制以及运动跟随，可根据不同的康复情况设定不同的减重值，也可以在训练过程中自主调节减重值，从而适应患者不同的康复阶段。

Description

一种随动式减重下肢康复训练移动平台
技术领域
本发明涉及康复器械领域，特别是涉及一种随动式减重下肢康复训练移动平台，用于帮助行走障碍的患者进行康复训练。
背景技术
近年来，康复医学与医疗医学、保健医学以及亚健康已经并列成为21世纪现代医学的四大分支之一。随着老年人口的增加以及各种疾病、交通事故导致的肢体功能缺失，越来越多的人需要康复治疗，康复机器人逐渐发展成为一种新的运动神经康复治疗技术，成为机器人领域的热门研究方向。
随动式减重下肢康复训练移动平台是专门为行走有障碍的患者进行下肢康复训练的设备。现如今虽然有用于医疗的康复训练机器人，但种类不多，功能不够完善，且应用于实际推广中的少之又少，无法满足患者的需要。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有设备中存在的不足，提供一种随动式减重下肢康复训练移动平台，该康复训练平台可根据设定值为患者减重，在训练时提吊患者的身躯以减轻患者自身重量对腿、足的压力，并可根据患者的行动跟随移动。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种随动式减重下肢康复训练移动平台，包括减重系统、竖直支架、移动底盘和控制系统，所述减重系统固定在竖直支架的顶部两侧，竖直支架的底部固定在移动底盘上，所述减重系统和移动底盘连接控制系统进行控制。
所述减重系统包括第一步进电机、第一电机固定板、联轴器、丝杠、螺母工作台、连接板、连接块、S型力传感器、支撑架、导轨和滑块，所述第一步进电机通过第一电机固定板安装在竖直支架上，第一步进电机输出轴与丝杠通过联轴器相连，丝杠两端通过滑块连接在导轨上，所述螺母工作台安装在丝杠上组成丝杠螺母副，所述螺母工作台通过连接板和连接块连接，所述S型力传感器安装在连接块和支撑架之间，其中连接块以及支撑架均通过滑块连接在导轨上，所述导轨通过螺栓固定在竖直支架上，除第一步进电机外，所述丝杠、连接块、支撑架均能够通过第一步进电机的转动在导轨上滑动，从而带动固定在支撑架末端的吊带实现减重功能。
所述竖直支架的高度为患者身高的1.3~1.5倍，且竖直支架中部安装有扶手。
所述移动底盘用于患者移动时跟随运动，由一个U型底座支架、两个步进电机驱动轮和四个万向支撑轮组成，所述万向支撑轮通过螺栓固定在U型底座支架底部两侧，所述步进电机驱动轮安装在U型底座支架的中部，包括第二步进电机、第二电机固定板、小带轮、大带轮、同步带，所述第二步进电机由第二电机固定板固定在U型底座支架上，第二步进电机的输出轴连接小带轮，所述大带轮与驱动轮同轴安装，小带轮和大带轮通过同步带传递运动，U型底座支架的转向控制通过两个步进电机驱动轮的差速实现。
所述控制系统包括一个嵌入式主机，四个控制器，一个无线通信模块和两个S型力传感器，四个控制器分别与四个步进电机相连，嵌入式主机接收通过无线通信模块传输的减重值，并与S型力传感器的输入值比较，通过控制器输出指令控制减重系统的第一步进电机转动，直到S型力传感器的输入与设定值相同，同时，嵌入式主机通过比较两个S型力传感器输入值的变化，判断患者的行走速度与方向，并通过控制器控制移动底盘的第二步进电机转动，实现跟随功能。
与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：
本发明结构简单，使用方便，使用时患者将吊带穿戴于两肩处，并通过无线通信模块接收设定好的减重值即可进行行走训练，减重系统步进电机的转动通过丝杠螺母机构可转变为支撑架的竖直运动，从而起到调节减重值的作用，适应不同康复阶段的患者。同时患者训练时，机器人可跟随移动，患者的运动自主性得到提高，相对于以跑步机作为底盘的康复训练机器人，患者的下肢可以得到更全面的康复训练。
附图说明
图1是本发明跟随式康复训练机器人的整体结构示意图。
图2是减重系统的结构示意图。
图3是移动底盘的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。
如图1所示，一种随动式减重下肢康复训练移动平台，包括减重系统1–1、竖直支架、移动底盘1–3和控制系统，所述减重系统1–1固定在竖直支架的顶部两侧，竖直支架的底部固定在移动底盘1–3上，所述减重系统1–1和移动底盘1–3连接控制系统进行控制。
如图2所示，所述减重系统1–1包括第一步进电机1、第一电机固定板2、联轴器4、丝杠5、螺母工作台6、连接板7、连接块8、S型力传感器9、支撑架10、导轨11和滑块12，所述第一步进电机1通过第一电机固定板2安装在竖直支架上，第一步进电机1输出轴与丝杠5通过联轴器4相连，丝杠5两端通过滑块12连接在导轨11上，所述螺母工作台6安装在丝杠5上组成丝杠螺母副，所述螺母工作台6通过连接板7和连接块8连接，所述S型力传感器9安装在连接块8和支撑架10之间，其中连接块8以及支撑架10均通过滑块12连接在导轨11上，所述导轨11通过螺栓固定在竖直支架上，除第一步进电机1外，所述丝杠5、连接块8、支撑架10均能够通过第一步进电机1的转动在导轨11上滑动，从而带动固定在支撑架10末端的吊带实现减重功能。
所述竖直支架的高度为患者身高的1.3~1.5倍，且竖直支架中部安装有扶手1–2。
如图3所示，所述移动底盘1–3用于患者移动时跟随运动，由一个U型底座支架13、两个步进电机驱动轮和四个万向支撑轮14组成，所述万向支撑轮14通过螺栓固定在U型底座支架13底部两侧，所述步进电机驱动轮安装在U型底座支架13的中部，包括第二步进电机15、第二电机固定板18、小带轮16、大带轮19、同步带17，所述第二步进电机15由第二电机固定板18固定在U型底座支架13上，第二步进电机15的输出轴连接小带轮16，所述大带轮19与驱动轮同轴安装，小带轮16和大带轮19通过同步带17传递运动，U型底座支架13的转向控制通过两个步进电机驱动轮的差速实现。
所述控制系统包括一个嵌入式主机，四个控制器，一个无线通信模块和两个S型力传感器9，四个控制器分别与四个步进电机相连，嵌入式主机接收通过无线通信模块传输的减重值，并与S型力传感器9的输入值比较，通过控制器输出指令控制减重系统1–1的第一步进电机1转动，直到S型力传感器9的输入与设定值相同，同时，嵌入式主机通过比较两个S型力传感器9输入值的变化，判断患者的行走速度与方向，并通过控制器控制移动底盘1–3的第二步进电机15转动，实现跟随功能。
本发明随动式减重下肢康复训练移动平台的控制系统中实现跟随功能的具体流程是：首先启动控制装置，待稳定后，两个减重系统中的S型力传感器9会测出两个压力值，分别为a和b，患者在行走时随着抬脚的过程重心上下移动，a和b呈现周期性变化，当患者停止行走时，a和b为常数，正常向前行走时，a和b的变化周期在一定的范围内波动，当要左转或右转时，a和b的变化周期会相应地增大或减小，从而判断出患者的前进速度和方向，并通过控制器控制移动底盘的步进电机转动，实现跟随功能。

Claims (5)

1.一种随动式减重下肢康复训练移动平台，包括减重系统（1–1）、竖直支架、移动底盘（1–3）和控制系统，其特征在于：所述减重系统（1–1）固定在竖直支架的顶部两侧，竖直支架的底部固定在移动底盘（1–3）上，所述减重系统（1–1）和移动底盘（1–3）连接控制系统进行控制。
2.根据权利要求1所述的随动式减重下肢康复训练移动平台，其特征在于：所述减重系统（1–1）包括第一步进电机（1）、第一电机固定板（2）、联轴器（4）、丝杠（5）、螺母工作台（6）、连接板（7）、连接块（8）、S型力传感器（9）、支撑架（10）、导轨（11）和滑块（12），所述第一步进电机（1）通过第一电机固定板（2）安装在竖直支架上，第一步进电机（1）输出轴与丝杠（5）通过联轴器（4）相连，丝杠（5）两端通过滑块（12）连接在导轨（11）上，所述螺母工作台（6）安装在丝杠（5）上组成丝杠螺母副，所述螺母工作台（6）通过连接板（7）和连接块（8）连接，所述S型力传感器（9）安装在连接块（8）和支撑架（10）之间，其中连接块（8）以及支撑架（10）均通过滑块（12）连接在导轨（11）上，所述导轨（11）通过螺栓固定在竖直支架上，除第一步进电机（1）外，所述丝杠（5）、连接块（8）、支撑架（10）均能够通过第一步进电机（1）的转动在导轨（11）上滑动，从而带动固定在支撑架（10）末端的吊带实现减重功能。
3.根据权利要求1或2所述的随动式减重下肢康复训练移动平台，其特征在于：所述竖直支架的高度为患者身高的1.3~1.5倍，且竖直支架中部安装有扶手（1–2）。
4.根据权利要求1所述的随动式减重下肢康复训练移动平台，其特征在于：所述移动底盘（1–3）用于患者移动时跟随运动，由一个U型底座支架（13）、两个步进电机驱动轮和四个万向支撑轮（14）组成，所述万向支撑轮（14）通过螺栓固定在U型底座支架（13）底部两侧，所述步进电机驱动轮安装在U型底座支架（13）的中部，包括第二步进电机（15）、第二电机固定板（18）、小带轮（16）、大带轮（19）、同步带（17），所述第二步进电机（15）由第二电机固定板（18）固定在U型底座支架（13）上，第二步进电机（15）的输出轴连接小带轮（16），所述大带轮（19）与驱动轮同轴安装，小带轮（16）和大带轮（19）通过同步带（17）传递运动，U型底座支架（13）的转向控制通过两个步进电机驱动轮的差速实现。
5.根据权利要求1所述的随动式减重下肢康复训练移动平台，其特征在于：所述控制系统包括一个嵌入式主机，四个控制器，一个无线通信模块和两个S型力传感器（9），四个控制器分别与四个步进电机相连，嵌入式主机接收通过无线通信模块传输的减重值，并与S型力传感器（9）的输入值比较，通过控制器输出指令控制减重系统（1–1）的第一步进电机（1）转动，直到S型力传感器（9）的输入与设定值相同，同时，嵌入式主机通过比较两个S型力传感器（9）输入值的变化，判断患者的行走速度与方向，并通过控制器控制移动底盘（1–3）的第二步进电机（15）转动，实现跟随功能。
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