CN107469297A - 一种爬行训练装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种爬行训练装置及其使用方法，包括控制装置和辅助爬行装置；所述控制装置包括人机交互单元、处理单元和操作控制单元；所述人机交互单元与所述处理单元相互电连接；所述操作控制单元与所述处理单元电连接；所述辅助爬行装置包括四个爬行支撑机构，所述的四个爬行支撑机构对应患者的四肢位置分布；所述的爬行支撑机构均包括机械臂和托具；所述的托具由机械臂承托；所述机械臂与所述操作控制单元连接。本发明所述的爬行训练装置，能够针对正常或患病儿童进行训练，从而使得儿童学会自主爬行。

Description

一种爬行训练装置及其使用方法

技术领域

本发明属于康复训练领域，具体涉及一种爬行训练装置及其使用方法。

背景技术

小儿爬行障碍康复治疗是以小儿生理学、神经精神学和心理学为基础，采用手法矫治和肢体功能训练的方法来达到全面恢复患儿正常的运动功能的目的，也就是促通患儿的运动功能康复。在儿童运动功能训练中，爬行是最关键的一步，爬行功能的建立意味着身体移动的真正开始，为日后直立行走打下了重要的基础。爬行障碍患儿由于肌张力异常，形成了很多的异常姿势，限制了患儿的运动功能发育，爬行障碍儿童康复治疗的方法就是抑制这些异常姿势，促进运动发育，爬行可以促进患儿对上下肢分离运动及身体移动的感知能力，人体的移动是在各种功能配合的基础上完成的，正确的四爬必须具备抬头、竖颈、四肢支撑能力、重心转移能力等，因此在训练过程中，不能单纯、刻板地进行某个动作的练习，应注意整合，如四肢的交互协调等训练，这个动作训练目前主要是要靠两个以上训练师徒手一前一后交互完成。人工辅助训练有很大的局限性，比如：（1）训练强度不够。（2）需要多名治疗师协同配合，劳动强度大，治疗师易疲劳，并且人工成本很高。（3）训练模式不可重复等等。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种爬行训练装置，采用PLC精确控制下的机械单元，模仿爬行状态，帮助爬行障碍患者，主要是儿童患者，恢复爬行功能，增加了患者的训练强度的同时极大的减轻了治疗师的工作强度。

为实现上述技术目的，本发明采用如下的技术方案：

一种爬行训练装置，包括控制装置和辅助爬行装置；

所述控制装置包括人机交互单元、处理单元和操作控制单元；

所述人机交互单元与所述处理单元相互电连接；所述操作控制单元与所述处理单元电连接；

所述辅助爬行装置包括四个爬行支撑机构，所述的四个爬行支撑机构对应患者的四肢位置分布；

所述的爬行支撑机构均包括机械臂（11）和托具（6）；所述的托具由机械臂承托；所述机械臂与所述操作控制单元电连接。

进一步的，所述的爬行训练装置还包括支架（12）、吊带（13）和腹部托具（14），所述腹部托具（14）通过所述吊带（13）悬吊于支架上并悬于所述辅助爬行装置上方。

进一步的，所述腹部托具（14）为腹部托板。

进一步的，所述的机械臂（11）为直角坐标系机械臂。

进一步的，所述直角坐标系机械臂包括第一丝杠装置和第二丝杠装置；

所述第一丝杠装置沿爬行方向水平设置；所述第一丝杠装置包括第一丝杠（4），与所述第一丝杠配合的第一滑块（2）和第一伺服电机（1），所述第一伺服电机连接于所述第一丝杠的一端；

所述第二丝杠装置包括第二丝杠支架（5），第二丝杠，与第二丝杠配合的第二滑块（8）和第二伺服电机（9），所述第二丝杠支架（5）与所述第一滑块（2）固定连接，所述第二丝杠与第二丝杠支架（5）连接，所述第二丝杠竖直设置，所述第二伺服电机（9）连接于所述第二丝杠的底端，所述第二滑块（8）上固定连接竖直的托具支架（7），所述托具支架顶端连接所述托具（6）；

所述第一伺服电机（1）和所述第二伺服电机（9）分别与所述操作控制单元电连接。

进一步的，所述第一伺服电机与第一丝杠之间或所述第二伺服电机与第二丝杠之间通过联轴器（3）连接。

进一步的，所述每个托具（6）上均设置有肢端压力感应器，所述每个肢端压力感应器均与所述处理单元电连接。

进一步的，所述爬行训练装置还包括摄像头（15）；所述摄像头（15）与所述处理单元电连接。摄像头可采集患者的爬行姿态，便于医师对比分析，从而制定更详细科学的训练计划。

进一步的，所述爬行训练装置还包括多媒体互动装置（16）；所述多媒体互动装置与所述处理单元电连接。

进一步的，所述腹部托具（14）上设置有腹部压力感应器，所述腹部压力感应器与所述处理单元电连接。

本发明还提供一种所述爬行训练装置的使用方法，包括如下步骤：

（1）将患者的双手双腿分别对应四个托具，使患者以爬行姿态位于所述爬行支撑机构上，可将患者的双手双脚通过绑带等固定于所述托具上；使用腹部托具的时候，可将患者腹部置于腹部托具上，使得患者得到有效、舒适的支撑；

（2）打开所述爬行训练装置，通过人机交互单元设置训练计划，所述训练计划包括所述辅助爬行装置的运动模式、运动幅度、运动速度、运动周期数或运动时间；

（3）设置完成后，所述人机交互单元将训练计划以电信号的形式传输给处理单元，所述处理单元将所接收的电信号转换为操作执行信号，之后将操作执行信号传输给操作控制单元，操作控制单元控制所述辅助爬行装置按照所设置的训练计划运动；

（4）训练结束后，所述处理单元将停止信号传输给操作控制单元，操作控制单元控制所述辅助爬行装置停止运转。

进一步的，步骤（2）中所述运动模式包括正向运动或反向运动。

进一步的，所述腹部压力感应器感应到腹部托具上的腹部压力后，将腹部压力信号传输至处理单元，由处理单元进行分析后，根据所接收的腹部压力信号调整操作执行信号，再将调整后的操作执行信号传输给操作控制单元。

进一步的，所述肢端压力感应器感应到托具上的压力后，将压力信号传输至处理单元，由处理单元进行分析后，根据所接收的压力信号调整操作执行信号，再将调整后的操作执行信号传输给操作控制单元。当患者抗拒训练时，肢端压力感应到的压力传输至处理单元后，处理单元分析判断该压力值异常，将调整操作执行信号为停止执行，从而可控制辅助爬行装置停止，以避免危险。

进一步的，所述训练计划还包括多媒体互动的互动模式、启动时间和持续时长；处理单元根据所设置的训练计划启动控制多媒体互动装置，用以吸引患者注意力的同时，给予患者引导式情景互动，以加强训练效果。

进一步的，所述摄像头用于捕捉患者爬行训练时的姿态，并将视频信号传输给处理单元；处理单元记录视频信号，并通过人机交互单元展示。

进一步的，步骤（2）所述的运动时间设置为5分钟。

进一步的，步骤（2）中所述的训练计划，包括：承托患者四肢的托具在机械臂的承托下，分别按照弓形轨迹循环运动。

进一步的，步骤（2）中所述的训练计划，包括：仅承托患者双手的托具同时运动、仅承托患者双腿的托具同时运动或承托患者双手双腿的托具同时运动。

进一步的，所述的爬行训练装置的使用方法，还包括处理单元根据设定的时间，控制人机交互单元发出维护保养提醒。

本发明提出的爬行训练装置，是根据神经功能重塑理论“用进废退”经过反复进行爬行动作的训练，“熟能生巧”让大脑皮层产生条件反射，使高级中枢调控系统的神经细胞新生，神经突触芽生重新联系，神经功能重组，达到患者自主爬行的目的。本发明能够帮助正常或患病儿童训练爬行，有效减轻治疗师的负担，同时由程序设定的训练模式可达到精确控制、有效重复的训练目的，使得训练效果得到增强，而附属的监控功能，能够有效地减轻训练师的看护强度，附属的多媒体互动装置也能够改善儿童训练时的环境，使得训练过程易被患儿所接受。

附图说明

图1为本发明爬行训练装置结构示意图。

图2为本发明直角坐标系机械臂的结构示意图。

其中，A为第一丝杠装置，B为第二丝杠装置，1是第一伺服电机，2是第一滑块，3是轴联器，4是第一丝杠，5是第二丝杠支架，6是托具，7是托具支架，8是第二滑块，9是第二伺服电机，11是直角坐标系机械臂，12是支架，13是吊带，14是腹部托具，15是摄像头，16是多媒体互动装置。

具体实施方式

实施例1

一种爬行训练装置，包括控制装置和辅助爬行装置；

控制装置包括人机交互单元、处理单元和操作控制单元；

人机交互单元与处理单元相互电连接；操作控制单元与处理单元电连接；

辅助爬行装置包括四个爬行支撑机构，所述的四个爬行支撑机构对应患者的四肢位置分布；爬行支撑机构均包括机械臂（11）和托具（6）；所述的托具由机械臂承托；所述机械臂与所述操作控制单元电连接。

使用时，将患者双手双腿分别对应四个托具，使患者以爬行姿态位于所述爬行支撑机构上，打开所述爬行训练装置，通过人机交互单元设置训练计划，所述训练计划包括所述辅助爬行装置的运动模式、运动幅度、运动速度、运动周期数或运动时间；设置完成后，所述人机交互单元将训练计划以电信号的形式传输给处理单元，所述处理单元将所接收的电信号转换为操作执行信号，之后将操作执行信号传输给操作控制单元，操作控制单元控制所述辅助爬行装置按照所设置的训练计划运动；训练结束后，所述处理单元将停止信号传输给操作控制单元，操作控制单元控制所述辅助爬行装置停止运转。

实施例2

如图1和图2所示的一种爬行训练装置，包括控制装置和辅助爬行装置；

一种爬行训练装置，包括控制装置和辅助爬行装置；

所述控制装置包括人机交互单元、处理单元和操作控制单元；

所述人机交互单元与所述处理单元相互电连接；所述操作控制单元与所述处理单元电连接；

所述辅助爬行装置包括四个爬行支撑机构，所述的四个爬行支撑机构对应患者的四肢位置分布；

所述的爬行支撑机构均包括机械臂（11）和托具（6）；所述的托具由机械臂承托；所述机械臂与所述操作控制单元电连接。

所述的爬行训练装置还包括支架（12）、吊带（13）和腹部托具（14），所述腹部托具（14）通过所述吊带（13）悬吊于支架上并悬于所述辅助爬行装置上方。

所述腹部托具（14）为腹部托板。

所述的机械臂（11）为直角坐标系机械臂。

所述直角坐标系机械臂包括第一丝杠装置和第二丝杠装置；

所述第一丝杠装置沿爬行方向水平设置；所述第一丝杠装置包括第一丝杠（4），与所述第一丝杠配合的第一滑块（2）和第一伺服电机（1），所述第一伺服电机连接于所述第一丝杠的一端；

所述第二丝杠装置包括第二丝杠支架（5），第二丝杠，与第二丝杠配合的第二滑块（8）和第二伺服电机（9），所述第二丝杠支架（5）与所述第一滑块（2）固定连接，所述第二丝杠与第二丝杠支架（5）连接，所述第二丝杠竖直设置，所述第二伺服电机（9）连接于所述第二丝杠的底端，所述第二滑块（8）上固定连接竖直的托具支架（7），所述托具支架顶端连接所述托具（6）；

所述第一伺服电机（1）和所述第二伺服电机（9）分别与所述操作控制单元电连接。

所述第一伺服电机与第一丝杠之间或所述第二伺服电机与第二丝杠之间通过联轴器（3）连接。

所述每个托具（6）上均设置有肢端压力感应器，所述每个肢端压力感应器均与所述处理单元电连接。

所述爬行训练装置还包括摄像头（15）；所述摄像头（15）与所述处理单元电连接。摄像头可采集患者的爬行姿态，便于医师对比分析，从而制定更详细科学的训练计划。

所述爬行训练装置还包括多媒体互动装置（16）；所述多媒体互动装置与所述处理单元电连接。

所述腹部托具（14）上设置有腹部压力感应器，所述腹部压力感应器与所述处理单元电连接。

启动爬行训练装置后，程序通过控制第一伺服电机从而控制第一丝杠的旋转，使得第二丝杠装置整体可沿爬行方向前进或后退，通过控制第二伺服电机从而控制第二丝杠的旋转，使得托具支架可在竖直方向上升或下降，结合同一爬行支撑机构的两个伺服电机的同时工作，可实现该爬行支撑机构的托具的爬行运动。程序通过同时分别控制四个爬行支撑机构，可实现四个托具依照医生所制定的训练计划运动。

使用时，按照如下步骤：

（1）将患者的双手双腿对应四个托具，使患者以爬行姿态位于所述爬行支撑机构上，可将患者的双手双脚通过绑带等固定于所述托具上；将患者腹部置于腹部托具上，使得患者得到有效、舒适的支撑；

（2）打开所述爬行训练装置，通过人机交互单元设置训练计划，所述训练计划包括所述辅助爬行装置的运动模式、运动幅度、运动速度、运动周期数或运动时间；

（3）设置完成后，所述人机交互单元将训练计划以电信号的形式传输给处理单元，所述处理单元将所接收的电信号转换为操作执行信号，之后将操作执行信号传输给操作控制单元，操作控制单元控制所述辅助爬行装置按照所设置的训练计划运动；

（4）训练结束后，所述处理单元将停止信号传输给操作控制单元，操作控制单元控制所述辅助爬行装置停止运转。

步骤（2）中所述运动模式包括正向运动或反向运动。

所述腹部压力感应器感应到腹部托具上的腹部压力后，将腹部压力信号传输至处理单元，由处理单元进行分析后，根据所接收的腹部压力信号调整操作执行信号，再将调整后的操作执行信号传输给操作控制单元。

所述肢端压力感应器感应到托具上的压力后，将压力信号传输至处理单元，由处理单元进行分析后，根据所接收的压力信号调整操作执行信号，再将调整后的操作执行信号传输给操作控制单元。当患者抗拒训练时，肢端压力感应到的压力传输至处理单元后，处理单元分析判断该压力值异常，将调整操作执行信号为停止执行，从而可控制辅助爬行装置停止，以避免危险。

所述训练计划还包括多媒体互动的互动模式、启动时间和持续时长；处理单元根据所设置的训练计划启动控制多媒体互动装置，用以吸引患者、改良实施训练时的环境的同时，给予患者引导式情景互动，提高训练效果。

所述摄像头用于捕捉患者爬行训练时的姿态，并将视频信号传输给处理单元；处理单元记录视频信号，并通过人机交互单元展示。

步骤（2）所述的运动时间设置为5分钟。

步骤（2）中所述的训练计划，包括：承托患者四肢的托具在机械臂的承托下，分别按照弓形轨迹循环运动。

步骤（2）中所述的训练计划，包括：仅承托患者双手的托具同时运动、仅承托患者双腿的托具同时运动或承托患者双手双腿的托具同时运动。

所述的爬行训练装置的使用方法，还包括处理单元根据设定的时间，由控制人机交互单元发出维护保养提醒。

Claims (14)

1.一种爬行训练装置，其特征在于，包括控制装置和辅助爬行装置；

所述控制装置包括人机交互单元、处理单元和操作控制单元；

所述人机交互单元与所述处理单元相互电连接；所述操作控制单元与所述处理单元电连接；

所述辅助爬行装置包括四个爬行支撑机构，所述的四个爬行支撑机构对应患者的四肢位置分布；

所述的爬行支撑机构均包括机械臂和托具；所述的托具由机械臂承托；所述机械臂与所述操作控制单元电连接。

2.根据权利要求1所述的爬行训练装置，其特征在于，所述的爬行训练装置还包括支架、吊带和腹部托具，所述腹部托具通过所述吊带悬吊于支架上并悬于所述辅助爬行装置上方。

3.根据权利要求1或2任一所述的爬行训练装置，其特征在于，所述的机械臂为直角坐标系机械臂。

4.根据权利要求3所述的爬行训练装置，其特征在于，所述直角坐标系机械臂包括第一丝杠装置和第二丝杠装置；

所述第一丝杠装置沿爬行方向水平设置；所述第一丝杠装置包括第一丝杠，与所述第一丝杠配合的第一滑块和第一伺服电机，所述第一伺服电机连接于所述第一丝杠的一端；

所述第二丝杠装置包括第二丝杠支架，第二丝杠，与第二丝杠配合的第二滑块和第二伺服电机，所述第二丝杠支架与所述第一滑块固定连接，所述第二丝杠与第二丝杠支架连接，所述第二丝杠竖直设置，所述第二伺服电机连接于所述第二丝杠的底端，所述第二滑块上固定连接竖直的托具支架，所述托具支架顶端连接所述托具；

所述第一伺服电机和所述第二伺服电机分别与所述操作控制单元电连接。

5.根据权利要求1、2或4任一所述的爬行训练装置，其特征在于，所述每个托具上均设置有肢端压力感应器，所述每个肢端压力感应器均与所述处理单元电连接。

6.根据权利要求1、2或4任一所述的爬行训练装置，其特征在于，所述爬行训练装置还包括摄像头；所述摄像头与所述处理单元电连接。

7.根据权利要求1、2或4任一所述的爬行训练装置，其特征在于，所述爬行训练装置还包括多媒体互动装置；所述多媒体互动装置与所述处理单元电连接。

8.根据权利要求2或4所述的爬行训练装置，其特征在于，所述腹部托具上设置有腹部压力感应器，所述腹部压力感应器与所述处理单元电连接。

9.一种权利要求1-8所述爬行训练装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将患者的双手双腿分别对应四个托具，使患者以爬行姿态位于所述爬行支撑机构上；

（2）打开所述爬行训练装置，通过人机交互单元设置训练计划，所述训练计划包括所述辅助爬行装置的运动模式、运动幅度、运动速度、运动周期数或运动时间；

（3）设置完成后，所述人机交互单元将训练计划以电信号的形式传输给处理单元，所述处理单元将所接收的电信号转换为操作执行信号，之后将操作执行信号传输给操作控制单元，操作控制单元控制所述辅助爬行装置按照所设置的训练计划运动；

（4）训练结束后，所述处理单元将停止信号传输给操作控制单元，操作控制单元控制所述辅助爬行装置停止运转。

10.根据权利要求9所述爬行训练装置的使用方法，其特征在于，所述的爬行训练装置还包括支架、吊带和腹部托具，所述腹部托具通过所述吊带悬吊于支架上并悬于所述辅助爬行装置上方；

步骤（1）中，将患者的腹部置于腹部托具上。

11.根据权利要求9或10任一所述的方法，其特征在于，所述每个托具上均设置有肢端压力感应器，所述每个肢端压力感应器均与所述处理单元电连接；

所述肢端压力感应器感应到托具上的压力后，将压力信号传输至处理单元，由处理单元进行分析后，根据所接收的压力信号调整操作执行信号，再将调整后的操作执行信号传输给操作控制单元。

12.根据权利要求9或10任一所述的方法，其特征在于，所述爬行训练装置还包括摄像头；所述摄像头与所述处理单元电连接；

所述摄像头用于捕捉患者爬行训练时的姿态，并将视频信号传输给处理单元；处理单元记录视频信号，并通过人机交互单元展示。

13.根据权利要求9或10任一所述的方法，其特征在于，所述爬行训练装置还包括多媒体互动装置；所述多媒体互动装置与所述处理单元电连接；

所述训练计划包括多媒体互动的互动模式、启动时间和持续时长；

处理单元根据所设置的训练计划启动控制多媒体互动装置。

14.根据权利要求9或10任一所述的方法，其特征在于，所述腹部托具上设置有腹部压力感应器，所述腹部压力感应器与所述处理单元电连接；

所述腹部压力感应器感应到腹部托具上的腹部压力后，将腹部压力信号传输至处理单元，由处理单元进行分析后，根据所接收的腹部压力信号调整操作执行信号，再将调整后的操作执行信号传输给操作控制单元。