CN107405248B - 三轴旋转系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种系统及方法，其允许医师将人体受试者围绕三个不同的旋转轴彼此独立地旋转，并且旋转的程度不受限制，该系统及方法可以用于治疗人体受试者的各种系统。

Description

三轴旋转系统和方法

技术领域

本发明涉及一种三轴旋转系统和方法，更具体地，涉及一种系统和方法，其允许医师沿着三个轴相互独立地定位或旋转人体，以便诊断或治疗该人体的至少一个系统。

背景技术

许多患有脑损伤、神经发育障碍或神经退行性疾病的患者的运动和认知能力受到损伤。充分证明，基本的和复杂的运动及认知功能对头部、颈部和眼部运动具有直接和间接的依赖性。前庭和眼部器官是主要的传感器，其可帮助我们的大脑了解我们的空间定向，以及了解如何在我们的环境中进行交互。测量头部、颈部和眼部的运动以及量化缺陷的能力，使得有机会治疗性恢复这些器官并改善人体特性。

旋转人体以用于诊断和治疗人体前庭系统的这些系统在本领域已熟知。美国专利号6,800,062、7,559,766和8,702,631都描述了这样的系统。然而，这些系统中没有一个能够以三个不同的轴线旋转人体，其中这三个不同的轴线彼此垂直，并且允许围绕这三个不同的轴线中的每个轴线彼此独立地旋转或定位，且旋转的程度或位置不受限制。如下文在详细的书面描述中所述，本发明的系统运用若干不同的特征和技术，使其区别于现有技术。

发明内容

在一个实施例中，一种用于在三维空间旋转人体的系统，包括：横摆框架，所述横摆框架被包含在滚转框架内，其中，所述横摆框架由横摆电机驱动在所述滚转框架内围绕横摆轴线旋转，并且其中所述滚转框架由滚转电机驱动以围绕滚转轴线旋转；俯仰框架，所述俯仰框架被包含在所述横摆框架内，其中，所述俯仰框架由俯仰电机驱动在所述横摆框架内围绕所述俯仰轴线旋转；固定在所述俯仰框架内的座椅；其中，所述滚转框架、所述横摆框架和所述俯仰框架限定旋转空间，并且其中所述滚转电机、所述横摆电机及所述俯仰电机位于所述旋转空间的外部。

在根据本文公开的任何其它实施例或实施例的组合的另一实施例中，系统还包括：支撑框架，所述支撑框架包括被联接到滚转驱动轮的所述滚转驱动电机，其中所述滚转驱动轮与所述滚转框架相接触，其中，所述滚转驱动轮的旋转引起所述滚转框架围绕滚转轴线旋转；横摆驱动系统，所述横摆驱动系统包括被联接到横摆驱动带的横摆驱动电机，其中所述横摆驱动带被联接到横摆驱动轴，其中所述横摆驱动轴被联接到横摆驱动致动器，其中所述横摆驱动致动器被联接到所述横摆框架；俯仰驱动系统，所述俯仰驱动系统包括被联接到第一俯仰驱动带的所述俯仰驱动电机，其中所述第一俯仰驱动带被联接到第一俯仰驱动轴；其中所述第一俯仰驱动轴被联接到第二俯仰驱动轴；其中所述第二俯仰驱动轴被联接到俯仰驱动致动器，其中所述俯仰驱动致动器被联接到所述俯仰框架。

在根据本文公开的任何其它实施例或实施例的组合的另一实施例中，系统还包括：环形桁架、从所述环形桁架延伸的多个轴向桁架，以及在内部驱动轮毂处会聚的多个径向桁架。在根据本文公开的任何其它实施例或实施例的组合的另一实施例中，系统还包括该特征，其中所述滚转框架包括与所述滚转驱动轮接合的周向驱动带。

在一个实施例中，一种用于刺激人体受试者的前庭系统的方法，包括：将人体受试者固定在座椅上，其中该座椅被包含在下列框架内：使该座椅围绕俯仰轴线旋转的俯仰框架，该座椅围绕横摆轴线旋转的横摆框架，以及使该座椅围绕滚转轴线旋转的滚转框架；其中所述俯仰轴线、滚转轴线和横摆轴线彼此正交，并且包括位于所述人体受试者内部的原点；以及通过使所述人体受试者围绕所述俯仰轴线、所述滚转轴线和所述横摆轴线独立旋转，刺激所述人体受试者的内耳规管、椭圆囊或球囊中的至少一个。

在一个实施例中，一种用于刺激人体受试者的视觉系统的方法，包括：将人体受试者固定在座椅上，其中该座椅被包含在下列框架内：使该座椅围绕俯仰轴线旋转的俯仰框架，该座椅围绕横摆轴线旋转的横摆框架，以及该座椅围绕滚转轴线旋转的滚转框架；其中所述俯仰轴线，滚转轴线和横摆轴线彼此正交，并且包括位于所述人体受试者内部的原点；并且当该人体受试者固定在视觉目标上时，围绕该俯仰轴线、滚转轴线和横摆轴线独立地旋转该人体受试者。在另一个实施例中，该感兴趣的视觉目标正在移动。在另一个实施例中，该感兴趣的视觉目标是静止的。

在一个实施例中，一种用于刺激人体受试者中的本体感受系统的方法，包括：将该人体受试者固定在座椅上，其中该座椅被包含在下列框架内：使该座椅围绕俯仰轴线旋转的俯仰框架，使该座椅围绕横摆轴线旋转的横摆框架，以及使该座椅围绕滚转轴线旋转的滚转框架；其中所述俯仰轴线，所述滚转轴线和所述横摆轴线彼此正交，并且包括位于所述人体受试者内部的原点；并且通过使该人体受试者围绕所述俯仰轴线、所述滚转轴线和所述横摆轴线独立地旋转，刺激该人体受试者的本体感觉系统。

在一个实施例中，一种用于刺激人体受试者大脑中的血管系统的方法，包括：将人体受试者固定在座椅上，其中所述座椅被包含在下列框架内：使该座椅围绕俯仰轴线旋转的俯仰框架，使该座椅围绕横摆轴线旋转的横摆框架，以及使该座椅围绕滚转轴线旋转的滚转框架；其中所述俯仰轴线，所述滚转轴线和所述横摆轴线彼此正交，并且包括位于所述人体受试者内部的原点；并通过使人体受试者围绕俯仰轴线、滚转轴线和横摆轴线独立地旋转，将血液灌注到大脑的区域中。

在根据本文公开的任何其它实施例或实施例的组合的另一实施例中，所述方法还包括下列步骤：在该旋转步骤期间，刺激该人体受试者的视觉系统。在根据本文公开的任何其它实施例或实施例的组合的另一实施例中，所述方法还包括下列步骤：在该旋转步骤期间，将血液灌注到该人体受试者大脑的区域。在根据本文公开的任何其它实施例或实施例的组合的另一实施例中，所述方法还包括下列步骤：在该旋转步骤期间，刺激该人体受试者的本体感觉系统。在根据本文公开的任何其它实施例或实施例的组合的另一实施例中，所述方法还包括下列步骤：在该旋转步骤期间，刺激该人体受试者的内耳规管，椭圆囊或球囊中的至少一个。在根据本文公开的任何其它实施例或实施例的组合的另一实施例中，所述方法还包括上述公开的步骤中的至少一个或上述公开的步骤的任何组合。

附图说明

通过参考结合附图的以下描述可以理解本发明，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1示出了本发明的三轴旋转装置的一个实施例的前透视图；

图2示出了用于本发明的三轴旋转装置的驱动系统的一个实施例的后透视图；

图3示出了用于本发明的三轴旋转装置的驱动系统的一个实施例的底透视图；

图4示出了本发明的三轴旋转装置的滚转框架的一个实施例的前透视图；

图5示出了本发明的三轴旋转装置的横摆框架的一个实施例的前透视图；

图6示出了本发明的三轴旋转装置的座位舱的一个实施例的透视图，其中翼片打开并且座椅伸出；

图7示出了本发明的三轴旋转装置的座位舱的一个实施例的透视图，其中翼片关闭并且座椅收回；

图8示出了本发明的三轴旋转装置的座位舱的一个实施例的正视图，其中翼片打开；

图9示出了本发明的三轴旋转装置的座位舱的一个实施例的正视图，其中翼片关闭；

图10示出了本发明的三轴旋转装置的另一实施例的透视图；以及

图11示出了本发明的三轴旋转装置的另一实施例的俯视图。

具体实施方式

图1描绘了本发明的三轴人体旋转系统100的一个实施例的透视图。通常，该系统包括滚转框架102、横摆框架104和俯仰框架106。俯仰框架106被包含在横摆框架104内，并且横摆框架104被包含在滚转框架102内。语言“被包含在内”旨在表示，例如当横摆框架围绕横摆轴线旋转时，俯仰框架也将围绕横摆轴线旋转。当然，该俯仰框架也可以在围绕横摆轴线由横摆框架转动的同时或在不同时间围绕俯仰轴线旋转。

另外，该横摆框架被“包含在”滚转框架内意味着，当该滚转框架围绕滚转轴线旋转时，该横摆框架也将围绕滚转轴线旋转。还应当理解，由于俯仰框架被包含在横摆框架内，该俯仰框架也将随着横摆框架和滚转框架一起围绕滚转轴线旋转。

图1所示的滚转框架、横摆框架和俯仰框架每个都能够相对于彼此完全独立地绕不同的轴线旋转，并且对旋转程度没有任何限制。图4中分离地示出了滚转框架的一个实施例。如图1和图4所示，滚转框架102包括大致环形的桁架114，其具有从该环形桁架延伸的轴向支撑桁架110。该轴向桁架大致平行于该滚转框架绕其旋转的滚转旋转轴线。径向桁架112从每个轴向桁架110的与安装到环形桁架114的另一侧相对的一侧延伸。径向桁架从滚转旋转轴线径向延伸。该径向桁架112在内部驱动轮毂240处连接。该内部驱动轮毂240位于用于致动横摆框架和俯仰框架的驱动机构(在下文中更详细地描述)穿过滚转框架的位置。

滚转框架被支撑在基座108上。基座108包括支撑框架，该支撑框架在其上安装至少一个滚转驱动电机230，其被连接到驱动轮232，并且驱动轮232与滚转框架102的环形桁架114相接触。滚转驱动电机230使驱动轮232沿任一方向旋转。该驱动轮232的旋转导致整个滚转框架102围绕滚转轴线旋转，滚转轴线通常垂直于由环形桁架114的前表面所限定的平面而延伸，并且穿过内部驱动轮毂240的中部。

图5描绘了从本系统分离出的横摆框架104的一个实施例。横摆框架104被示出具有俯仰框架转矩传递点210和俯仰框架驱动致动器组件216，其被联接到横摆框架。横摆框架104容纳用于围绕俯仰轴线而驱动俯仰框架106的驱动系统的至少一部分(下文将更详细地描述)。横摆框架通过横摆框架致动器(下文结合整个驱动系统更详细地描述)以横摆方向旋转，该横摆框架致动器在位置224处接合并联接到该横摆框架。横摆旋转轴线穿过图5所示的旋转点210和224。

图2示出了从整个三轴旋转系统分离出的驱动系统的一个实施例的后透视图。该驱动系统的该实施例包括联接到滚转驱动轮232的滚转驱动电机230。滚转驱动电机230能够在两个旋转方向(顺时针和逆时针)转动滚转驱动轮232。该滚转框架还可以由一个或多个从动支撑轮234支撑，这使得该系统能够平稳地操作。为了进一步确保滚转框架102的平稳旋转，滚转框架102可以由一个或多个与滚转驱动轮232接合的周向带250包围。围绕滚转框架的这种周向驱动带可以有助于补偿在滚转框架制造过程中被引入的滚转框架周边中的任何不连续性，改善加速度和减速度的平稳运动，并提高精度。在另一个实施例中，该系统中包括多个滚转驱动电机和滚转驱动轮。

图2还描绘了驱动横摆和俯仰旋转方向的部件。横摆驱动电机204驱动穿过内部驱动轮毂240的内部驱动轴，并且使横摆驱动带220旋转。该横摆驱动带220被联接到横摆驱动轴222，使得横摆驱动带220在任意旋转方向上的旋转引起横摆驱动轴222沿同一方向旋转。类似地，横摆驱动轴222在位置224处被联接到横摆框架致动器。该横摆框架致动器通过使用各种内部齿轮(如本领域已知的)将作用在横摆驱动轴222的转矩平移大约90°，并且将该转矩作用到横摆框架。当横摆驱动系统的所有部件被作为整体来考虑时，该横摆驱动电机能够使横摆框架围绕横摆轴线的两个旋转方向旋转。

同样如图2所示，俯仰驱动电机202驱动内部驱动轴，该内部驱动轴穿过内部驱动轮毂240，该内部驱动轮毂240与驱动横摆驱动带的内部驱动轴同轴。然而，俯仰驱动电机202与第一俯仰驱动带206联接，使得该俯仰驱动电机202的旋转引起第一俯仰驱动带206沿相同方向旋转。第一俯仰驱动带206被联接到第一俯仰驱动轴208，使得第一俯仰驱动带206的旋转引起第一俯仰驱动轴208沿相同方向旋转。由第一俯仰驱动带206作用到第一俯仰驱动轴208的转矩通过在210处使用各种内齿轮(如本领域已知的)平移大约90°，以驱动第二俯仰驱动轴212。因此，第一俯仰驱动轴208与第二俯仰驱动轴212联接，使得第一俯仰驱动轴的旋转引起第二俯仰驱动轴的旋转。第二俯仰驱动轴212被联接到第二俯仰驱动带214。最后，俯仰框架致动器216被联接到第二俯仰驱动带214，使得第二俯仰驱动带214沿任一方向的旋转将相应地使得俯仰框架致动器216围绕俯仰轴线旋转。图3描绘了图2的驱动系统的另一个透视图。

本发明的该系统的一个创新方面在于该驱动系统的布置。该驱动系统独特地允许坐在被附接到俯仰框架的座椅中的人体受试者围绕三个垂直的旋转轴线完全彼此独立地旋转。结合图1和图2，可以看出，滚转旋转轴线的定向不会相对于重力而改变，与滚转框架围绕滚转轴线旋转的范围无关，并且与横摆或俯仰驱动系统是否被使用无关。然而，通过使用被机械地联接到横摆和俯仰驱动系统的各种驱动轴和框架致动器的驱动带206和220，使得允许滚转框架围绕滚转轴线以任意方向旋转，并且仍然能够使横摆和俯仰驱动系统进行操作。类似地，该俯仰驱动系统允许该横摆框架相对于滚转框架以任意方向旋转，并且该俯仰驱动系统仍然能够使俯仰框架围绕俯仰轴线旋转。这种驱动系统在本领域中是未知的，并且代表了对现有技术系统的显著改进。

该驱动系统的一些部件可以被隐藏在整个系统中使用的各种框架内。例如，第二俯仰驱动轴212和第二俯仰驱动带214可以被隐藏在横摆框架104内(如图5所示)。此外，横摆驱动轴222可以被隐藏在滚转框架102内，例如在其中一个轴向桁架110内。

滚转、横摆和俯仰驱动电机由可操作地联接到这些驱动电机的计算机系统控制。各旋转框架的位置、旋转角度和速度可以使用针对该目的而配置的一个传感器或传感器组合检测。优选地，检测每个旋转框架的位置、角度和旋转速度的传感器被嵌入在或整合在框架的致动器内部，或者与其紧密接近。该计算机系统或该计算机系统的控制模块使用反馈、前馈或其组合方案中的位置信息来执行本文所述的位置和旋转策略和治疗方法，或者根据本发明按照医师的要求执行。

图6和图7描绘了俯仰框架的一个实施例的透视图。该俯仰框架包括座椅120，其被配置用于将人体固定在该俯仰框架上。通常，该座椅会包括约束机构，例如带子，皮带或轭具，为了清楚起见，它们已从图中省略。在一个实施例中，该俯仰框架包括保护翼片122。保护翼片122位于座椅120的相对侧上，并且可以通过铰接连接件连接到该俯仰框架，使得它们能够在打开位置(图6)和闭合位置(图7)之间转动。当保护翼片122处于关闭位置时，阻止坐在座椅120上的人体受试者的四肢(手臂，腿部，手部等)伸出俯仰框架外，从而防止在系统操作期间人体受试者受到伤害。而且，在另一个实施例中，该座椅120可以在展开位置(图6)和收回位置(图7)之间切换。该特征允许在该系统内进行评估或治疗的人体受试者更容易地出入。

图8和图9是图6和图7所示的俯仰框架106和座椅组件的实施例的正视图。俯仰旋转轴线穿过旋转点130。俯仰驱动致动器可以在这些旋转点130中的任一个处被联接到俯仰框架上，另一旋转点被动地、旋转地联接到相对侧上的横摆框架。

图10示出了本发明的三轴旋转系统的另一实施例的透视图。如图所示，滚转框架306包括L形桁架，该桁架通过滚转驱动电机330围绕在312处的滚转轴线旋转。在滚转框架306内包含C形横摆框架308，并且在横摆框架308中包含C形俯仰框架310。横摆框架308通过横摆驱动电机302围绕在314处的横摆轴线旋转。座椅或椅子320被固定到/包含在俯仰框架310内，并当该俯仰框架310由俯仰驱动电机304致动时，围绕316处的俯仰轴线旋转。这些驱动电机通过驱动带和驱动轴的一个或组合连接到它们各自的框架上，如上述实施例所述。如上文所述，驱动带和轴被显示为隐藏在相应的滚转框架、横摆框架和俯仰框架内。而且，图10所示的这些驱动电机的放置是示例性的而不是限制性的。图11示出了上述L-C-C框架组件的另一实施例的俯视图。

在优选实施例中，该滚转框架可以被升高和降低，以方便被评估或治疗的人体受试者出入。该滚转框架的L形极其适用于此目的，因为连接到横摆框架的滚转框架的臂可以位于椅子上方，从而从椅子到地面提供畅通无阻的通道。

目前公开和要求保护的系统允许医师围绕三个不同轴线彼此独立地旋转坐在并被约束在座椅上的人体受试者，并且旋转程度不限制。因为每个旋转轴线可以独立地被设定程序，所以可以将无限数量的位置取向或加速度矢量应用于正在进行治疗的人。现有技术中的系统不能实现这一点。

该能力将使得医师能够使用该系统用于至少以下目的：本体感受疗法；前庭疗法；视觉/眼部治疗；前庭眼反射疗法；神经可塑性/大脑重新搭线治疗；使用离心力驱动血液流动/灌注到大脑的特定部位作为治疗。

在通过诊断方法评估和量化受试者的大脑功能之后，可以创建特定的旋转曲线以刺激、恢复和优化脑功能。通过控制旋转方向(+/-俯仰，+/-滚转，+/-横摆)、加速度、持续时间、减速度、其他轴旋转时单轴或两轴的静止位置以及多个旋转轴组合成单个曲线，医师可以通过离心力(诱导灌注)靶向本体感受、前庭、视觉/眼部、前庭-眼部反射、血流注射，每个作为不同的治疗策略或策略组合。

在控制人体受试者的身体(和头部)在顺序和受控运动的旋转中，可以锻炼和加强健康的神经通路，同时使功能紊乱的神经通路萎缩。可以重新校准感觉统合，使受试者能够更准确地对其环境做出反应。通过收集生理数据，本文描述和要求保护的系统能够以加速治疗有效性的方法进行算法响应。旋转运动的顺序可以组合起来创建复杂的治疗方案。患者舱(俯仰框架)内的屏幕上的视觉图像目标可以以任何可能的方式被动或主动地移动，以便相对于固定的头部，采用规划的眼睛运动顺序来协调旋转治疗。

适用于治疗的病症包括但不限于：性能增强；脑损伤；创伤性脑损伤；脑卒中；脑震荡；痴呆；老年痴呆症；脑雾；头晕；眩晕；姿势性直立性心动过速综合征；脑性麻痹；唐氏综合症；自闭症；平衡/跌倒风险；空间/深度视觉问题；肌张力障碍；帕金森；创伤后应激障碍；中枢神经系统疾病；受大脑调节的免疫系统功能；由大脑调节的消化系统功能；耳石刺激治疗；耳石反射疗法。

本发明的机械设计还采用独特的驱动系统，该驱动系统使其区别于现有技术。特别地，所有的驱动电机都位于该装置的旋转空间的外部。该旋转空间在本文中由滚转框架、俯仰框架和横摆框架在所有方向上占据的整个空间体积限定。已知的旋转系统为每个旋转轴线使用驱动电机，这些驱动电机与驱动该轴线的齿轮串联安装。例如，一个假定的使用图5所示的横摆框架的现有技术装置将会紧邻位置224安装电机，以使横摆框架绕横摆轴线旋转。因此，用于这种现有技术装置的假定的电机将位于该装置的旋转空间内。为了给该旋转空间内所包含的电机提供所需的大功率，在滚转轴驱动轮毂处，并且可能在横摆轴线驱动轮毂处，需要设置滑环，因为这些接头必须允许无限旋转。

使用滑环输送高电压或电流电力的问题在于，它向电气系统引入了不希望的电磁干扰(EMI)。EMI的最小化可以使得系统的安全性和效率最大化。已经观察到，在该旋转空间内的电机位置使用滑环提供动力的已有的多轴系统，在没有设定程序的方向上自发移动。这些不受控制的运动对于接受治疗的人来说可能是非常危险的。

本发明通过使用皮带和轴的组合通过各种框架从旋转空间外部传递机械动力来解决这个问题，消除了已有系统中的主要EMI源。该设计提供了一种新颖的方法在安全和可靠的水平上执行连续、独立的三轴旋转，这是已有设计所不能获得的。

本发明的三轴旋转装置具有许多使其临床应用具有独特性的性能。以前的装置不允许三轴同时、连续的旋转和人体受试者的定位。旋转座椅的这种属性允许治疗定制，其在现有技术设计中尚未实现。治疗干预可以通过前庭系统、视觉系统、本体感受系统的激活以及通过增加血液灌注到中枢神经系统结构来驱动。神经可塑性是这样的概念：基于环境变化的要求，神经系统积极或消极的适应和变化。这些变化和适应可能是由于创伤或其他神经退变事件、或通过应用恢复策略，在日常生活中的典型的相互作用的结果。

为了使神经元在神经系统中发挥最佳的作用，必须满足三个条件。神经元必须有氧气、营养物质以及活化，以保持与其他神经元的连接。神经元必须在这三个因素方面有提高，以创建神经元之间的新连接或修复损坏的连接。氧气和营养物质通过血管系统传递给神经元，并且其传递由神经元细胞的需求驱动。神经元使用轴突和树突与在不同的邻近水平的多个其他神经元产生突触，创建通信纤维网络，该通信纤维网络允许细胞局部通信，也和身体的远端区域通信。由于这种关系，当连接的多个神经元在整个身体中被激活时，神经元可以被它们刺激。这些连接的神经元可以连接到外周受体或中枢神经系统的另一部分。随着神经元的激活的增加，它将与其网络中的其他神经元相连接。如果神经元的激活减少，它将开始丢失并损坏与其他神经元网络的连接。

人体受试者的前庭系统使个体感觉到他们在空间中的位置，并帮助他们定位到他们的环境中。该系统位于双耳的内耳，由两个不同的感觉器官组成。第一个是半规管系统，由六个半规管组成。这些规管被定向，在头部的每侧具有三个规管，彼此具有正交取向。每个半规管与另一侧的相反定向的规管配对。两个水平规管被定向以感测围绕Z轴(垂直轴)的旋转，两个前规管相对于前矢状体和冠状体平面成45度定向，并且检测垂直的运动平面中的旋转，两个后规管与后矢状体和冠状体平面成45度角定向，并且还检测垂直平面中的角运动。这些半规管填充流体，并且在这种流体将压力施加在被称为壶腹帽的感觉结构上时，检测角运动。壶腹帽可以发出兴奋性信号或抑制信号，根据被推送的方向发送到大脑。如果受试者向右旋转，右侧水平规管中的壶腹帽向大脑发出兴奋性信号，左侧水平规管中的壶腹帽发出抑制信号。这是所有半规管配对功能的机制。

前庭系统中的第二感觉器官是耳石器官。该耳石系统位于双耳的内耳，并与半规管系统相连。耳石器官由椭圆囊和球囊组成，感测线性平移。该器官由凝胶膜中被称为静纤毛的毛细胞组成，凝胶膜由被称为耳石的碳酸钙晶体衡量。当头部相对于重力被放置在不同的位置或施加平移刺激时，耳石对静纤毛产生剪切力，并产生通过中枢神经系统通路传播的兴奋性或抑制性信号。椭圆囊感测水平面上的线性加速度和俯仰，而球囊检测在垂直平面中的线性加速度和俯仰。这些信号从前庭系统的感测结构发送，并且整合在大脑和脑干的多个区域中用于二次处理。

视觉系统被用于观察环境并产生有助于平衡、聚焦和追踪的信息。视觉系统通常利用共轭或协调的眼睛运动的双目视觉来保持对感兴趣的对象聚焦。每只眼睛都有一个视网膜，其包含感光细胞，感光细胞将信号发送到大脑，以便被解释为视觉信息。在视网膜组织内是被称为中央凹的结构，其由负责色觉的感光细胞组成。为了保持清晰的视野，视觉系统必须能够将感兴趣的对象聚焦在中央凹上，并执行适当和协调的眼睛运动以保持对象在视野内。当感兴趣的对象改变位置或如果兴趣点改变时，视觉系统必须将中央凹移动以保持聚焦或将注意力转移到新的目标上。眼动系统通过使用大量眼睛运动策略来帮助维持目标的中央凹化的任务。这些眼睛运动策略构成了稳定视野的基础，并且依靠前庭系统、本体感受系统和其他感官信息的输入和整合，以适当地移动眼睛。

本体感受系统由提供关于关节角度、肌肉长度和肌肉张力的信息的传感器组成，其被整合以给出识别身体部位在空间中的位置信息。该系统旨在提供关于身体在空间中的位置的实时反馈，并允许在环境中的变量发生变化时采取适当的措施。骨骼肌有两种类型的肌肉反应，有意识的和无意识的。有意识的动作是身体的意识控制的自愿运动，并且可由个体改变或规划。无意识的运动是身体内反射性的非自愿运动。反射性肌肉组负责维持姿势，适应环境中的扰动，以及在有意识的运动期间激活稳定肌肉组织。

身体的血管系统被设计成供应营养物质，氧气和其它对整个身体的细胞存活至关重要的元素。当身体结构上增加工作量时，血管系统会将血液分流到这些区域，以协助增加的代谢要求。例如，当个体使用肌肉(例如执行二头肌卷曲)时，血管系统会将血液分流至这个肌肉以提供额外的支持，使肌肉能够最佳地发挥作用。这有助于肌肉最大化其力量并适应增加的要求。中枢神经系统激活期间，存在与增加的要求相同的机制。当神经系统中的通路被激活时，更多的血液被分流到这些激活区域，以增加神经元细胞可用的营养物质和氧气。

上述系统必须相互协调工作以促进神经系统的最佳功能。为了使人体受试者具有准确和适当的感知以及与环境的互动，它们必须适当地集中来自前庭系统、视觉系统和本体感受系统的信息。在运动和刺激期间，必须对神经系统的激活区域以及身体的肌肉执行适当的血液流动。当这些系统不能协调工作时，出现神经功能障碍。在神经退行性疾病或创伤性脑损伤的过程中，中枢神经系统的典型通路可能会中断，这可能导致大脑区域之间的沟通效率低下，并可能扭曲神经元的活化，并将营养物质和氧气转移到需要额外支持的大脑的部分。随着这些过程的进行，随着这些神经网络的持续异常发射，神经通路可能持续发生故障。为了解决在神经通信中的这些故障，可以将刺激应用于被发现具有异常发射的神经通路。这些刺激可以通过包括前庭系统、视觉系统和本体感受系统在内的身体的感觉受体来施加。本发明的三轴旋转装置提供了一种前所未有的精确刺激这些通路的手段，这是因为，它具有使人体受试者(如果需要，可以同时)绕着三个正交轴相互独立地旋转的能力。

当发生神经系统的损伤或破坏时，无论是由于创伤、血管意外、神经退行性过程，还是发育异常，中枢或周围神经系统通路或末端器官传感器中都会发生故障，从而造成人如何感知其世界方面的缺陷。当发生这种情况时，可以通过身体检查和诊断测试来量化这些通路中的故障。一旦确定了病变的位置，就可以实施策略来刺激和恢复受影响的那些通路或端部器官受体。

本发明的三轴旋转装置允许刺激具有周边和中枢刺激结果的多个通路。这些刺激可以被定制以解决存在异常神经元关系的大脑区域。通过随时间以受控的方式提供一致的刺激，可以对这些通路进行调整、再培训并恢复至其在最佳潜力下的功能。

人体受试者的偏离垂直轴旋转(OVAR)激活前庭-眼睛反应(VOR)。VOR由内耳中受体的刺激服务，受体的刺激与眼睛以及颈部和躯干的反射运动相关联。眼睛运动是内耳中的受体活化(半规管和耳石组分)的组合的结果。一些眼睛运动与半规管激活在这些规管的平面中发生，而另一些则通过刺激耳石发生在重力平面上。

OVAR是评估和/或刺激耳石功能的少数方法之一。它已被用于量化前庭系统的成熟度和前庭损伤后神经系统的中枢补偿过程。OVAR是临床评估耳石反射和半圆管-耳石相互作用的有用方法。

本文公开和要求保护的定位和旋转方法涉及一种计算机控制的座椅，该座椅将围绕相对于重力矢量倾斜的轴线以恒定或可变速度旋转。重力矢量可以被认为是与没有从中间位置倾斜的水平面成90度。当座椅移动时，受试者的头部将围绕相对于重力矢量倾斜的轴线旋转，除非仅横摆轴线以相对于重力的中间(竖直)位置旋转。前庭系统具有对重力响应的受体。当这些受体的平面随重力矢量的变化而变化时，这些受体将在旋转期间被正弦地激活。

可以围绕三个主要正交轴的旋转和平移来测量人体受试者的运动。Z轴从脚的底部延伸到人体受试者的头部，并且围绕该轴的旋转被称为横摆旋转。Y轴是平行于在人体受试者的耳朵之间延伸的轴线，并且围绕该轴线的旋转被称为俯仰旋转。X轴从人体受试者的背面延伸穿过前部，并且围绕该轴线的旋转被称为滚转旋转。该计算机控制的座椅可以围绕人类运动的所有可能轴线以矢量的无限组合旋转。

例如，可以在一个平面中组合旋转，同时在该平面中或某些或所有其它平面内倾斜这些旋转轴线。OVAR的这种组合导致特定平面中的眼睛运动，其表征为针对被刺激轴的慢速分量和快速分量。眼睛运动的慢速分量在与头部旋转相反的方向上具有平均速度，以及围绕该平均值的正弦调制。当发生座椅运动的倾斜角和速度时，平均速度和调制都增加。

平面组合中的OVAR还导致在旋转时补偿头部位置变化的轨道中的眼睛位置的变化。眼睛运动的平均慢速度是由前庭系统中的速度储存机制产生的。该速度存储系统是经过深入研究的，该系统的病理学可以被OVAR检测和治疗。对于在所有平面(横摆，俯仰和滚转)内的倾斜，耳石器官引起相对重力的补偿性的眼睛位置变化。观察这些位置变化以显示中枢神经系统功能和病理学。

通过本发明的三轴装置实现的三个独立平面(X，Y，Z)中的OVAR，是挑战重力姿势中刺激耳石器官的唯一机制。相对于俯仰、横摆和滚转平面中的倾斜，三轴旋转将引起相对于重力的补偿性的眼睛位置变化。这种补偿的变化可用于检查和刺激耳石器官的功能。这些结果的功能性体现是，VOR的快速和慢速的眼睛运动的组合将尝试使周围世界的一个点的在视网膜上的图像稳定。对目标维持视觉固定有困难的受试者将受益于这种治疗和其功能的量化。对稳定的目标的视觉固定对于站立和走路而不摔倒是必要的。摔倒是所有年龄组意外死亡的最大原因，对于社会是经济和情感负担。根据本发明的三轴OVAR计算机辅助座椅是专用于前庭康复和防摔倒。刺激的剂量和刺激的特异性可以以以前使用以前的OVAR装置所无法实现的方式来实现。

本发明的OVAR三轴座椅将允许执业医师和治疗师在立体轴线上改变重力矢量的表示。在一个实施例中，座椅被定位，使得三个轴X，Y和Z的原点位于正面、矢状面和水平面的交叉处的两个迷路之间。重力矢量将沿着座椅子的三个轴分解成其分量。在以轴组合的方式激活座椅时，沿着X轴和Y轴的重力矢量将正弦变化，而沿着Z轴的重力矢量将不会随时间变化。刺激大脑的重力分量是沿每个轴的重力分量的总和。

当人体受试者直视前方时，他/她将沿着矢状面和水平面的交叉线的X轴观察。Y轴是在水平面和正面相交的耳朵之间延伸的轴线，而Z轴是正面和矢状面的交叉线。本发明的OVAR三轴座椅将允许操作者激活耳石系统，同时沿着每个立体轴线将重力矢量分解成三个分量(X，Y，Z)。在一个实施例中，人体受试者正在经历旋转的旋转轴将大致在其质心周围。当人体受试者在座椅上旋转时，球囊和椭圆囊的黄斑中的每个细胞的激发水平与其极化矢量和线性加速度的标量积成正比。

用于耳石的极化矢量位于三个平面(X，Y，Z)中，其中椭圆囊响应于横摆和滚转中的水平重力矢量，球囊响应于俯仰轴线旋转。当人体受试者围绕这些轴线旋转时，将以正弦形式发生重力刺激的极端。当人体受试者被倒置时，将具有最大的重力矢量，其中头部处于鼻子向下位置并且处于直立位置。围绕横摆轴线的旋转与正弦重力刺激无关。以横向倾斜方式在滚转平面旋转人体受试者是耳石系统的主要激活剂，并且在滚转平面上没有规管。横向倾斜度将增加与倾斜成比例的滚转平面内的重力矢量。本发明的三轴旋转座椅可以根据偏振矢量的取向激发黄斑的感觉细胞。这将允许大脑整合旋转的头部速度和眼睛位置，以激活脑功能中枢的速度存储通路中的神经元。

本发明的三轴旋转装置可以通过特异性和准确性刺激半规管和耳石器官，将前庭系统用作中枢神经系统的接入点，这是现有技术装置没有获得的。旋转方向可以被操纵以隔离配对的半规管(即，旋转刺激右前规管并抑制左后规管)，或者可以通过将旋转矢量改变几度来刺激规管的组合来分级。该功能对治疗半规管配对缺陷的患者是有用的，但由于患者中枢通路的脆弱状态，不能处理这些半规管的直接刺激。在这种情况下，旋转可以最初偏向健康半规管的方向，并且可以缓慢地改变刺激载体以引入更多的敏感半规管系统，直到其可以被直接刺激。本发明的三轴装置是第一个允许这种类型的修改和控制前庭输入和激活的系统。

本发明的一个实施例是用于刺激人体受试者的前庭系统的方法，包括：将人体受试者固定在座椅上，其中该座椅被包含在下列框架内：使该座椅围绕俯仰轴线旋转的俯仰框架，使该座椅围绕横摆轴线旋转的横摆框架和使该座椅围绕滚转轴线旋转的滚转框架；其中所述俯仰轴线、滚转轴线和横摆轴线彼此正交，并且包括位于所述人体受试者内的原点；以及通过使该人体受试者围绕俯仰轴线、滚转轴线和横摆轴线独立地旋转，刺激该人体受试者的内耳道，椭圆囊或球囊中的至少一个。上文描述了被包含在所述旋转框架内的座椅的一个示例。在另一个实施例中，由旋转步骤引起的旋转最初偏向健康的半规管，然后改变为越来越多地包括敏感的半规管。应当理解，“使该人体受试者围绕俯仰轴线，滚转轴线和横摆轴线独立地旋转”不需要同时使用所有的三个旋转轴线。例如，该人体受试者可以首先围绕横摆轴线旋转预定量的角度，然后停止横摆旋转，之后激活滚转框架和俯仰框架以使人体受试者沿着预定的矢量路径旋转。当然也可以包括其他旋转组合。本文描述并要求保护的涉及人体受试者围绕三个独立轴线的旋转的所有治疗方法都是这种情况。

类似的治疗机制存在于利用视觉系统激活中枢神经系统。当人体受试者穿过他们的环境时，视觉系统采用多种策略来管理视觉输入，并将感兴趣的对象稳定在中央凹上，或将注意力集中在一个新的感兴趣的对象上。这些策略包括凝视保持，追踪眼睛运动，扫视眼动和视动震颤。当眼睛固定在视野中的目标时，凝视保持将使眼睛不动。目标移动或关系到感兴趣的目标的人体受试者移动时，追踪眼睛运动保持稳定地凝视着目标。扫视眼动是快速的眼睛运动，将目光重新凝视在新的感兴趣的目标上，视动震颤是缓慢和快速的眼睛运动的组合，其响应视觉场景的转变。这些眼睛运动中的每一个都与大脑中的特定区域和通路相关联。当这些区域和沿着这些通路的神经元通信中有异常时，人体受试者对世界的看法及其与环境相互作用的能力发生显著障碍。本发明的三轴座椅可用于恢复这些眼睛运动缺陷。通过识别故障的眼睛运动和视野中存在缺陷的位置，可以制定非常具体地解决问题区域的旋转策略。现有技术的设计是仅在它们在某些平面上出现时能够解决这些问题，然而，本发明的三轴座椅设计允许将康复策略作用在有缺陷的眼睛运动的任何平面。

本发明的一个实施例是一种用于刺激人体受试者的视觉系统的方法，包括：将人体受试者固定在座椅上，其中该座椅被包含在下列框架内：使该座椅围绕俯仰轴线旋转的俯仰框架，使该座椅围绕横摆轴线旋转的横摆框架，以及使该座椅子围绕滚转轴线旋转的滚转框架；其中所述俯仰轴线、滚转轴线和横摆轴线彼此正交，并且包括位于所述人体受试者内的原点；并且当该人体受试者固定在感兴趣的视觉目标上时，使该人体受试者围绕俯仰轴线，滚转轴线和横摆轴线独立地旋转。在另一个实施例中，该感兴趣的视觉目标正在移动。在另一个实施例中，该感兴趣的视觉目标是静止的。

本体感受系统将来自身体的关于肌肉和关节在空间的取向信息反馈给大脑。在发育异常、神经退变性过程中或在大脑或身体的创伤性损伤之后，通过该系统产生不规则信号，在体内产生运动缺陷和体位异常，可发生不规则信号。这可以表现为肌肉高渗性，肌肉低通量或姿势扭曲。这些异常肌肉发育模式或姿势扭曲可以通过检查量化，并且可以识别存在缺陷的人体受试者的大脑或身体的区域。如本文所公开的，通过使用独立的三轴旋转，激活已经变得低渗的肌肉、抑制高渗的肌肉组织或解决姿势缺陷或异常的策略可以被实施。本发明的三轴旋转装置提供了一种组合地施用这种类型的刺激的手段，其是独特的并且适合于存在的本体感受缺陷。

本发明的一个实施例是一种用于刺激人体受试者中的本体感受系统的方法，包括：将该人体受试者固定在座椅上，其中座椅被包含在下列框架内：使该座椅围绕俯仰轴线旋转的俯仰框架，使该座椅围绕横摆轴线旋转的横摆框架，以使该座椅子围绕滚转轴线旋转的滚转框架；其中所述俯仰轴线，滚转轴线和横摆轴线彼此正交，并且包括位于所述人体受试者内的原点；并且通过使该人体受试者围绕俯仰轴线，滚转轴线和横摆轴线独立地旋转，刺激该人体受试者的本体感受系统。

对大脑的血液供血是另一系统，其将受益于以三个独立的旋转轴线旋转人体受试者的能力。当人体受试者的身体或大脑的区域变得活跃时，神经系统将增加促进该活跃的组织的血液流动。如果这种活跃随时间持续，血管系统将增加该区域的脉管系统的量子，并为细胞提供更多的氧气和营养物质。在该中枢神经系统中，大脑的血液供应有助于神经元通路的正确的沟通和维持。神经退行性疾病和创伤性脑损伤可能对大脑区域的血液供应产生相反的影响。该神经系统的血流量减少和通路灌注可能对这些网络中的神经元产生不利影响。随着人体受试者在本发明的三轴旋转椅中旋转，离心力将有助于驱动血液流向大脑。为了增加脑部和神经系统的损伤或退化区域的血液流动，必须对受影响的通路随时应用一致和适当的刺激，以增加神经元的活化并最终将血液灌注给那些组织。

本发明的一个实施例是一种用于刺激人体受试者大脑中的血管系统的方法，包括：将人体受试者固定在座椅上，其中所述座椅被包含在下列框架内：使该座椅围绕俯仰轴线旋转的俯仰框架，使该座椅围绕横摆轴线旋转的横摆框架，以及使该座椅子围绕滚转轴线旋转的滚转框架；其中所述俯仰轴线，滚转轴线和横摆轴线彼此正交，并且包括位于所述人体受试者内的原点；并通过使人体受试者围绕俯仰轴线、滚转轴线和横摆轴线独立地旋转，将血液灌注到大脑的区域中。

本文公开的三轴旋转装置是可以通过前面描述的各种受体来实现的治疗干预。通过前庭系统、视觉系统、本体感受系统的一种或多种组合的能力驱动疗法，以及针对存在于这些系统中的缺陷的特有的三轴旋转引起血液流动，临床医生可以提供定制的治疗，这在以前的设计中是不可用的。

被诊断或怀疑患有神经系统症状的个体在神经处理的不同方面往往具有功能障碍。一些人在检测和/或传送要发送到中央处理器的感觉信号的能力方面有不准确之处。其他人可能在接收这些信号并以准确、及时的方式处理这些信号方面存在困难。还有一些人在将感觉刺激转化为中枢整合中可能有误差，所述中枢整合将被作为个人的精确适当的运动，认知，情感或效果来执行。通常，具有神经功能障碍的人具有这些处理误差的组合，其最终达到在医疗保健实践中常见的常规诊断标准。

三轴旋转的使用对于那些患有这些类型的疾病的患者可能是有益的，因为可以操纵刺激剂量和类型以适应或修改神经处理中的这些误差，从而改善系统的功能。实施这种类型刺激可用于驱动中枢神经系统内的积极的神经系统变化。

可能受益于此干预的疾病包括但不限于根据当前术语和诊断标准进行的以下分类：

平衡障碍是前庭、视觉和本体感觉缺陷的常见表现。可以利用这些系统的刺激来修复影响这些疾病的外周及中心表现的许多症状。在这些情况下，可以通过使用CAVORD来进行积极的神经重塑变化。其中一些情况包括：平衡失调，多器官功能障碍(Mal De Débarquement)，晕动病，先兆晕厥和眩晕。

凝视和眼睛运动的缺陷在许多病理和创伤导向的病症中是功能障碍的常见症状。前庭和眼运动通路的刺激可以大大有助于解决导致人体受试者的眼部功能障碍的中心问题。本文所述的三轴旋转允许实施治疗，其可以专门解决发生这些功能障碍的平面。这是通过在多个方向上旋转个体来实现的，其将刺激与存在异常状态的眼睛运动相关的中心视力和中枢前庭通路。这些病症中的一些包括：内聚力不足，会聚痉挛，复视和眼睛运动失调。

发育迟缓是影响数百万儿童的一个病症。随着人类早期的发展，它利用来自其环境的刺激来塑造和形成对周围世界的感知和理解。当一个孩子错过在大脑中建立特定关系时，可能会出现重大的延迟或缺陷，这将妨碍孩子以适当或典型的方式从事活动。像前庭系统、视觉和眼动系统以及本体感受系统之类的感觉和系统可以被用作中枢神经系统的接入点，以对经历异常发育或延迟的大脑区域提供增加的刺激。这种增加的刺激可以帮助增加大脑连接到这些系统的区域的整合，并将发育过程推向更典型的发育通路。这些病症中的一些包括：失读症，注意力缺陷多动障碍(ADD/ADHD)，自闭症谱系障碍，阅读障碍，强迫症(OCD)，对抗性反抗障碍(ODD)，普遍性发育障碍(PDD)/-未指定(NOS)和社交障碍(SCD)。

家族性自主神经异常是心血管系统失调的病症。这可能表现为心跳的不规则，加速或减速，身体(周围和中心)中的组织异常的血液流动和灌注，以及触觉的超敏反应。心脑血管系统受大脑和脑干中的中枢神经系统连接的调节。这些区域与和前庭和本体感觉系统整合的区域具有交叉连接。通过这种机制，三轴旋转可以对这个人群进行治疗。可以通过这种方式影响的一些病症包括：心律失常，反射性交感神经营养不良，雷诺现象和心动过速。

运动障碍是与影响速度、流畅性、质量和运动容易性的神经疾病相关的人体受试者的非常普遍的病症。运动的流畅性或速度的异常可能涉及过度或非自愿运动(运动过度)或减慢或缺少自愿运动(运动不足)。这些病症影响人体的视觉、眼动、前庭和本体感觉系统的功能并且是这些系统的异常的后果。三轴旋转可用于驱动可以解决这类问题的积极的神经可塑性变化。运动障碍包括但不限于：意志缺失/丧志症，运动不能/僵硬综合征，失语症/言语障碍症，运用不能症/动作协调能力丧失症，共济失调/协调障碍，运动迟缓综合征，运动障碍，肌张力障碍，肌阵挛，痉挛状态，定型运动障碍，抽搐/妥瑞氏综合征和震颤。

神经退行性疾病包括大部分在脑和脊髓的神经元内引起损伤的一系列病症。这些神经元的退化可能导致大脑的不同区域不能与大脑的其他区域和通路进行操作和通信。效果是深远的，尽管大脑的一个区域的功能可能与另一个区域不直接相关，但共享通信网络中的损坏可以提供大规模功能损失的机制。虽然神经退行性病症造成可能不可替代的神经元的损伤，幸存的神经元可能通过创建与其他神经元网络(突触形成)的新连接来提供可替代的通信。三轴旋转是驱动此连接的强大手段。可由三轴旋转治疗的一些神经退行性疾病包括：阿尔茨海默氏病，皮质延髓退化，痴呆，多发性硬化，多系统萎缩，帕金森病/帕金森综合征/非典型帕金森病和超核麻痹。

直立不耐受症是身体的特定位置导致血压或心率过度增加、减少或波动的病症。当人体受试者从卧位或就座位移动到站立位置时，大脑将通过压力感受器感测血压下降或通过耳石系统感测位置的改变，并进行补偿性变化以保持血液尽可能恒定和一致地灌注到整个身体。在身体受到损伤(所述损伤影响该系统)的人体受试者中，会造成血压或心率的极端变化。恢复这一系统的一个机制是通过耳石系统使用前庭输入来重新校准系统，因此位置的改变不会引起身体异常的反应。三轴旋转装置是以特定于所发生的损伤的方式提供这种刺激的一种手段。这些病症的一些包括直立性低血压和位姿性心律失常性心动过速综合征(POTS)。

疼痛综合征包括与异常感觉相关的导致人体受试者痛苦的疾病。疼痛是一种复杂的现象，其有许多起源。疼痛作为中心后果，对人体受试者以及医疗服务提供者而言是有问题的，因为疼痛发生器是由于感觉刺激的错觉。这种感觉发生是由于大脑内的中枢处理的不准确。这些中枢处理系统具有与多个旋转轴相关的刺激影响的系统共享的神经网络。在这个意义上，三轴旋转可以用于减少这类病症的影响的治疗方法。疼痛综合征包括但不限于：颈椎病，丛集性头痛，复杂性区域性疼痛综合征(CRPS)，头痛，腰痛，偏头痛，颞下颌关节疾病，胸痛和三叉神经痛。

创伤性脑损伤是对人体受试者神经系统和感觉器官产生深刻影响的病症。创伤性损伤可能发生在大脑的任何区域。受影响的系统在分布或表现中可能是广泛的或焦点的。当这些缺陷被量化时，可以确定受影响的大脑的区域。如果损伤影响前庭系统、视觉系统、眼运动系统、体感系统，血管系统或与这些系统通信的任何系统，则可以使用采用三轴旋转的治疗方案来恢复大脑的损伤区域。这些病症中的一些包括：中心维持的前庭病，轻度，中度，严重创伤性脑损伤，后震荡综合征和中风。

虽然本发明易于进行各种修改和可替代形式，但是其具体实施例已经通过附图中的示例的方式示出，并且在此详细描述。然而，应当理解，本文对具体实施例的描述并不旨在将本发明限制于所公开的特定形式。

Claims (4)

1.一种用于在三维空间旋转人体的系统，包括：

横摆框架，所述横摆框架被包含在滚转框架内，其中，所述横摆框架由横摆电机驱动在所述滚转框架内围绕横摆轴线旋转，并且其中所述滚转框架由滚转电机驱动以围绕滚转轴线旋转；

俯仰框架，所述俯仰框架被包含在所述横摆框架内，其中，所述俯仰框架由俯仰电机驱动在所述横摆框架内围绕俯仰轴线旋转；

固定在所述俯仰框架内的座椅；

其特征在于，由所述滚转框架、所述横摆框架和所述俯仰框架在所有方向上占据的整个空间体积限定旋转空间，并且其中所述滚转电机、所述横摆电机及所述俯仰电机位于所述旋转空间的外部。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

支撑框架，所述支撑框架包括被联接到滚转驱动轮的所述滚转驱动电机，其中所述滚转驱动轮与所述滚转框架相接触，其中，所述滚转驱动轮的旋转引起所述滚转框架围绕滚转轴线旋转；

横摆驱动系统，所述横摆驱动系统包括被联接到横摆驱动带的横摆驱动电机，其中所述横摆驱动带被联接到横摆驱动轴，其中所述横摆驱动轴被联接到横摆驱动致动器，其中所述横摆驱动致动器被联接到所述横摆框架；

俯仰驱动系统，所述俯仰驱动系统包括被联接到第一俯仰驱动带的所述俯仰驱动电机，其中所述第一俯仰驱动带被联接到第一俯仰驱动轴；其中所述第一俯仰驱动轴被联接到第二俯仰驱动轴；其中所述第二俯仰驱动轴被联接到俯仰驱动致动器，其中所述俯仰驱动致动器被联接到所述俯仰框架。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述滚转框架包括环形桁架、从所述环形桁架延伸的多个轴向桁架，以及在内部驱动轮毂处会聚的多个径向桁架。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述滚转框架包括与所述滚转驱动轮接合的周向驱动带。

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