CN108744431B - 一种动态平衡训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态平衡训练装置，包括底座、设置于底座上的可活动的踏板、对称设置于底座两侧的立柱和设置于立柱上的扶手，所述立柱为空心立柱，扶手下端设置两根插杆，扶手可通过插杆穿设在立柱上，插杆杆身设置若干定位孔，在立柱侧面设置定位销，立柱与底座固定连接，踏板下部设有摆动机构，踏板与底板之间设置四个阻尼器，四个阻尼器的铰接方向均朝向其圆周排列的圆心，本发明通过改进动态平衡训练装置的支撑结构，使用摆动机构和阻尼器相结合的结构，增加了稳定性；阻尼可调节，增加了装置的适应型，配置向心关节轴承使踏板摆动更顺畅；在踏板底部配置六轴角度传感器，可配合电脑和显示器增进人机互动，增加趣味性，利于坚持。

Description

一种动态平衡训练装置

技术领域

本发明涉及医疗训练器械技术领域，尤其涉及一种动态平衡训练装置。

背景技术

平衡控制是一种复杂的运动, 人行走和站立、以及各种动作都依赖于正确的平衡能力才能顺利完成。人体姿势平衡的维持是个复杂的过程，依赖于中枢系统对视觉、本体感觉和前庭觉信息的协调和对运动效应器的控制，几者缺一不可，相辅相成。视觉系统提供周围环境信息、身体运动和运动方向等信息，尤其是在本体感觉受到破坏时，视觉系统发挥重要作用。位于关节、肌腱和肌肉部位的本体感受器，传递与身体即时姿势有关的状态信息。而前庭觉则是传递维持平衡、以及机体与周围环境相关的信息, 如传递加速度和头部在空间的位置等信息, 再由前庭运动系统调节眼位保持清晰的视觉, 调节有关骨骼肌张力,保持头位及正确姿势。

据统计，我国脑血管病、帕金森病、颅脑外伤、脊髓损伤年发病率逐年增加。这些疾病和损伤会造成平衡功能障碍乃至残疾。而平衡功能障碍是主要致残因素。多个循证医学证据表明，包括平衡功能及下肢功能在内的训练是改善功能的重要方式。

现有的动态平衡训练产品分为被动适应型和主动适应型两类产品，被动适应型产品自带动力系统，通过电力驱动踏板的轻微摆动带动训练者进行适应性训练，在训练者平衡感较差或力量不足时容易受到损伤，主动适应型产品自身不带驱动，是通过训练者自身调整重心来促使踏板向训练计划的方向倾斜，目前动态平衡训练产品踏板支撑结构不够合理，容易导致踏板摆动时阻尼过小或过大，当踏板的摆动阻尼较小时，导致训练者训练时因不适应而受到损伤，当踏板的摆动阻尼较大时 因体力原因难以持续训练。

此外，以往的功能训练产品往往缺乏游戏化训练软件和视觉反馈系统，这样患者和仪器就不能进行互动，而患者也不能判断通过一段时间的康复训练，自己恢复的情况如何，使得训练激发不起病人的兴趣，使病人对训练显得没有多少信心。这种长期而乏味的训练，会影响患者的康复进程，导致康复效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于克服目前动态平衡训练装置存在的上述问题。

为解决目前动态平衡训练装置所存在的问题，本发明提供一种动态平衡训练装置，包括底座、设置于底座上的可活动的踏板、对称设置于底座两侧的立柱和设置于立柱上的扶手，所述立柱为空心立柱，扶手下端设置两根插杆，插杆的位置、形状与立柱的位置与内部孔径形状相适应，扶手可通过插杆穿设在立柱上，插杆杆身设置若干定位孔，插杆插入立柱的深度通过设置在立柱侧面的定位销穿过插杆杆身上的定位孔确定，立柱与底座固定连接，所述踏板下部设置有摆动机构，所述摆动机构包括上法兰、下法兰、直杆球头关节轴承、限位插件、弹性限位块和衬板，所述上法兰为中间开孔的环形结构，上法兰的上表面与踏板下表面贴合并与踏板固定连接，上法兰的下表面的中间开孔处设环形突起台阶，所述下法兰为中间开孔的环形结构，下法兰的下表面与衬板上表面贴合并与衬板固定连接，上法兰与下法兰中间孔位相对应，在上法兰和下法兰之间设置限位插件，所述限位插件包括环形板和若干限位杆，所述限位杆穿设在环形板上并与环形板固定连接，若干限位杆沿圆周方向均匀穿设在环形板上，环形板中间开孔尺寸与上法兰下表面突起台阶的外沿一致，在上法兰底部相应位置设置小孔，可使环形板卡在上法兰下表面环形突起台阶肩部，限位杆的上端插入上法兰底部小孔并与上法兰固定连接，限位杆的下端穿设在与限位杆数量对应的弹性限位块内，弹性限位块与下法兰固定连接，下法兰在与限位杆对应的位置设置限位孔，限位孔直径大于限位杆直径，限位杆下端穿设在限位孔中，所述直杆球头关节轴承的球头杆穿设在上法兰中间开孔处，球头杆上端部与踏板固定连接，所述直杆球头关节轴承的球壳杆穿设在下法兰中间开孔处，球壳杆下端与衬板固定连接，所述衬板与底座固定连接，在衬板与底座的底板分别沿圆周方向均匀设置四个孔，在每个孔内穿设阻尼器，阻尼器的伸缩端与踏板铰接，阻尼器的固定端与底座的底板铰接，四个阻尼器的铰接方向均朝向其圆周排列的圆心。

进一步的所述阻尼器为可调液压阻尼器，所述阻尼器的伸缩端通过伸缩端铰接板与踏板铰接，所述阻尼器的伸缩端轴套内设置伸缩端限位套，所述伸缩端限位套为圆筒状结构，一端外表面设环形台阶，内部设台阶孔，伸缩端限位套成对使用，分别从阻尼器的伸缩端轴套两侧插入，伸缩端轴套两侧分别坐在两侧伸缩端限位套外表面肩部，在伸缩端限位套内部穿设伸缩端销轴，在伸缩端限位套与伸缩端销轴通过向心关节轴承转动连接，向心关节轴承的外环两侧坐在伸缩端限位套内表面台阶肩部，所述伸缩端销轴为三级台阶轴，伸缩端销轴第二级长度与向心关节轴承内环长度一致并穿设其上，向心关节轴承内环一侧坐在第二级轴肩部，在伸缩端销轴的第三级轴上设置限位套，防止向心关节轴承沿轴向移动，伸缩端销轴端部通过伸缩端锁紧螺母与伸缩端铰接板固定连接；阻尼器的固定端轴套内部两侧设置固定端限位套，固定端限位套外侧设置环形台阶，固定端轴套两侧面分别坐在固定端限位套环形台阶肩部，固定端销轴穿设在固定端限位套内并通过固定端锁紧螺母与固定端铰接板固定连接。

进一步的所述限位杆设置四根。

进一步的所述动态平衡训练装置还包括六轴角度传感器、计算机、信号传输设备，所述六轴角度传感器设置在踏板底部，六轴角度传感器的信号通过有线或无线的方式由信号传输设备传输至计算机，计算机通过对接收到的信号处理后通过专用训练软件或游戏软件的形式将处理结果反馈到显示器上。

进一步的在所述底座四角设置可调地脚。

进一步的在所述踏板上方设置由防滑耐磨材料制成的防滑垫，踏板与防滑垫固定连接，防滑垫上表面设置防滑条纹。

本发明的积极有益技术效果在于：本发明通过改进动态平衡训练装置的支撑结构，使用摆动机构和阻尼器相结合的结构，使用多根限位杆与相应限位孔相配合的结构增加了装置的稳定性；使用可调液压阻尼器可根据训练者情况对阻尼进行调节，增加了装置的适应型，在阻尼器伸缩端配置了向心关节轴承可使踏板摆动更加顺畅；通过在踏板底部配置六轴角度传感器，可训练数据反馈到电脑屏幕上，增进了训练者与动态平衡训练装置的互动，使训练效果能够量化，同时提高了训练兴趣，有利于促使训练者坚持训练。

附图说明

图1是本发明立体结构示意图。

图2是本发明俯视角度踏板下部结构的组装示意图。

图3是本发明仰视角度踏板下部结构的组装示意图。

图4是摇摆机构俯视角度组装示意图。

图5是摇摆机构仰视角度组装示意图。

图6是阻尼器及相关部件装配状态示意图。

图7是阻尼器及相关部件装配状态剖视示意图。

图8是本发明信号连接结构示意图。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例。这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。

结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中各标记为：11：扶手；12：插杆；13：立柱；14：防滑垫；15：底座；16：可调地脚；17：定位销；18：踏板；19：阻尼器；110：六轴角度传感器；111：环形板；112：限位杆；113：直杆球头关节轴承；1131：球头杆；1132：球壳杆；114：弹性限位块；115：衬板；116：下法兰；117：上法兰；118：伸缩端铰接板；119：伸缩端销轴；120：伸缩端轴套；121：阻尼器的伸缩端；122：固定端销轴；123：固定端铰接板；124：固定端轴套；125：阻尼器的固定端；126：伸缩端限位套；127：向心关节轴承；128：固定端限位套。

如附图所示，一种动态平衡训练装置，包括底座15、设置于底座15上的可活动的踏板18、对称设置于底座15两侧的立柱13和设置于立柱13上的扶手11，所述立柱13为空心立柱，扶手11下端设置两根插杆12，插杆12的位置、形状与立柱13的位置与内部孔径形状相适应，扶手11可通过插杆12穿设在立柱13上，插杆12杆身设置若干定位孔，插杆12插入立柱13的深度通过设置在立柱13侧面的定位销17穿过插杆12杆身上的定位孔确定，立柱13与底座15固定连接，所述踏板18下部设置有摆动机构，所述摆动机构包括上法兰117、下法兰116、直杆球头关节轴承113、限位插件、弹性限位块114和衬板115，所述上法兰117为中间开孔的环形结构，上法兰117的上表面与踏板18下表面贴合并与踏板18固定连接，上法兰117的下表面的中间开孔处设环形突起台阶，所述下法兰116为中间开孔的环形结构，下法兰116的下表面与衬板115上表面贴合并与衬板115固定连接，上法兰117与下法兰116中间孔位相对应，在上法兰117和下法兰116之间设置限位插件，所述限位插件包括环形板111和若干限位杆112，所述限位杆112穿设在环形板111上并与环形板111固定连接，若干限位杆112沿圆周方向均匀穿设在环形板111上，环形板111中间开孔尺寸与上法兰117下表面突起台阶的外沿一致，在上法兰117底部相应位置设置小孔，可使环形板111卡在上法兰117下表面环形突起台阶肩部，限位杆112的上端插入上法兰117底部小孔并与上法兰117固定连接，限位杆112的下端穿设在与限位杆112数量对应的弹性限位块114内，弹性限位块114与下法兰116固定连接，下法兰116在与限位杆112对应的位置设置限位孔，限位孔直径大于限位杆112直径，限位杆112下端穿设在限位孔中，所述直杆球头关节轴承113的球头杆1131穿设在上法兰117中间开孔处，球头杆上端部与踏板18固定连接，所述直杆球头关节轴承113的球壳杆1132穿设在下法兰116中间开孔处，球壳杆下端与衬板115固定连接，所述衬板115与底座15固定连接，在衬板115与底座15的底板分别沿圆周方向均匀设置四个孔，在每个孔内穿设阻尼器19，阻尼器的伸缩端121与踏板18铰接，阻尼器的固定端125与底座15的底板铰接，四个阻尼器19的铰接方向均朝向其圆周排列的圆心。

为使踏板18向各个角度倾斜时更加顺畅，倾斜时的阻尼适应更多训练者，所述阻尼器19为可调液压阻尼器19，所述阻尼器19的伸缩端通过伸缩端铰接板118与踏板18铰接，所述阻尼器19的伸缩端轴套120内设置伸缩端限位套126，所述伸缩端限位套126为圆筒状结构，一端外表面设环形台阶，内部设台阶孔，伸缩端限位套126成对使用，分别从阻尼器19的伸缩端轴套120两侧插入，伸缩端轴套120两侧分别坐在两侧伸缩端限位套126外表面肩部，伸缩端轴套与伸缩端限位套可通过胀紧、粘接或通过螺栓固定达到轴向限位的目的，在本方案中采用了螺栓固定的方式进行轴向限位，在伸缩端限位套126内部穿设伸缩端销轴119，在伸缩端限位套126与伸缩端销轴119通过向心关节轴承127转动连接，向心关节轴承127的外环两侧坐在伸缩端限位套126内表面台阶肩部，所述伸缩端销轴119为三级台阶轴，伸缩端销轴119第二级长度与向心关节轴承127内环长度一致并穿设其上，向心关节轴承127内环一侧坐在第二级轴肩部，在伸缩端销轴119的第三级轴上设置限位套，防止向心关节轴承127沿轴向移动，伸缩端销轴119端部通过伸缩端锁紧螺母与伸缩端铰接板118固定连接；阻尼器19的固定端轴套124内部两侧设置固定端限位套128，固定端限位套128外侧设置环形台阶，固定端轴套124两侧面分别坐在固定端限位套128环形台阶肩部，固定端销轴122穿设在固定端限位套128内并通过固定端锁紧螺母与固定端铰接板123固定连接。

限位杆112的数量越多，踏板稳定性越强，但是限位杆的数量过多会对踏板的倾斜角度产生较大的限制，在本方案中所述限位杆112设置四根。

为了增加训练趣味性，使训练者更容易坚持训练，可以增加部分装置，与动态平衡训练装置组合在一起，组成一套可视化的训练及反馈系统，为此，所述动态平衡训练装置还需要增加六轴角度传感器110、计算机、信号传输设备、显示器，所述六轴角度传感器110设置在踏板18底部，训练者操作控制踏板18倾斜方向和角度，六轴角度传感器110感应到倾斜方向和角度变化后将感知到信号由信号传输设备传输至计算机，信号传输形式可以采用有线或无线的方式，计算机对接收到的信号处理后将训练结果即时反馈到显示器上，反馈的形式可以通过专用训练软件以文字或动画的形式反馈，也可以通过训练者控制踏板18的倾斜方向和角度来操纵电子游戏软件的形式反馈，这样可以提升训练的趣味性，避免训练过程的枯燥。这里“计算机”不一定是传统意义上的个人计算机，也可以是PLC、单片机、智能手机、平板电脑、树莓派等，只要能够满足对本训练装置中的传感器所采集的数据进行处理并将处理结果以适当的视频信号反馈至显示器上进行显示，并具有数据接收、处理和发送功能的装置均是可以的，信号传输设备对信号进行发送和接收接的收形式可以通过蓝牙、wifi等无线形式，也可以通过数据线缆的有线形式传输，传感器、信号传输设备、计算机、显示器及相关线缆等各部件的详细连接及适配关系目前已经非常成熟，本领域一般技术人员完全可以按照要求完成上述各种形式下的信号及电路连接，并且连接方式不是本方案的设计要点，所以不做详述。

为方便底座15保持水平，增加对不同地面情况的适应型，在所述底座1 5的底面四角设置可调地脚16。

为防止训练者训练时在踏板18上打滑，在所述踏板18上方设置由防滑耐磨材料制成的防滑垫14，踏板18与防滑垫14固定连接，防滑垫14上表面设置防滑条纹。

在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

Claims (2)

1.一种动态平衡训练装置，包括底座、设置于底座上的可活动的踏板、对称设置于底座两侧的立柱和设置于立柱上的扶手，其特征在于：所述立柱为空心立柱，扶手下端设置两根插杆，插杆的位置、形状与立柱的位置与内部孔径形状相适应，扶手可通过插杆穿设在立柱上，插杆杆身设置若干定位孔，插杆插入立柱的深度通过设置在立柱侧面的定位销穿过插杆杆身上的定位孔确定，立柱与底座固定连接，所述踏板下部设置有摆动机构，所述摆动机构包括上法兰、下法兰、直杆球头关节轴承、限位插件、弹性限位块和衬板，所述上法兰为中间开孔的环形结构，上法兰的上表面与踏板下表面贴合并与踏板固定连接，上法兰的下表面的中间开孔处设环形突起台阶，所述下法兰为中间开孔的环形结构，下法兰的下表面与衬板上表面贴合并与衬板固定连接，上法兰与下法兰中间孔位相对应，在上法兰和下法兰之间设置限位插件，所述限位插件包括环形板和若干限位杆，所述限位杆设置四根，所述限位杆穿设在环形板上并与环形板固定连接，若干限位杆沿圆周方向均匀穿设在环形板上，环形板中间开孔尺寸与上法兰下表面突起台阶的外沿一致，在上法兰底部相应位置设置小孔，可使环形板卡在上法兰下表面环形突起台阶肩部，限位杆的上端插入上法兰底部小孔并与上法兰固定连接，限位杆的下端穿设在与限位杆数量对应的弹性限位块内，弹性限位块与下法兰固定连接，下法兰在与限位杆对应的位置设置限位孔，限位孔直径大于限位杆直径，限位杆下端穿设在限位孔中，所述直杆球头关节轴承的球头杆穿设在上法兰中间开孔处，球头杆上端部与踏板固定连接，所述直杆球头关节轴承的球壳杆穿设在下法兰中间开孔处，球壳杆下端与衬板固定连接，所述衬板与底座固定连接，在衬板与底座的底板分别沿圆周方向均匀设置四个孔，在每个孔内穿设阻尼器，阻尼器的伸缩端与踏板铰接，阻尼器的固定端与底座的底板铰接，四个阻尼器的铰接方向均朝向其圆周排列的圆心；所述阻尼器为可调液压阻尼器，所述阻尼器的伸缩端通过伸缩端铰接板与踏板铰接，所述阻尼器的伸缩端轴套内设置伸缩端限位套，所述伸缩端限位套为圆筒状结构，一端外表面设环形台阶，内部设台阶孔，伸缩端限位套成对使用，分别从阻尼器的伸缩端轴套两侧插入，伸缩端轴套两侧分别坐在两侧伸缩端限位套外表面肩部，在伸缩端限位套内部穿设伸缩端销轴，在伸缩端限位套与伸缩端销轴通过向心关节轴承转动连接，向心关节轴承的外环两侧坐在伸缩端限位套内表面台阶肩部，所述伸缩端销轴为三级台阶轴，伸缩端销轴第二级长度与向心关节轴承内环长度一致并穿设其上，向心关节轴承内环一侧坐在第二级轴肩部，在伸缩端销轴的第三级轴上设置限位套，防止向心关节轴承沿轴向移动，伸缩端销轴端部通过伸缩端锁紧螺母与伸缩端铰接板固定连接；阻尼器的固定端轴套内部两侧设置固定端限位套，固定端限位套外侧设置环形台阶，固定端轴套两侧面分别坐在固定端限位套环形台阶肩部，固定端销轴穿设在固定端限位套内并通过固定端锁紧螺母与固定端铰接板固定连接；

所述底座四角设置可调地脚；在所述踏板上方设置由防滑耐磨材料制成的防滑垫，踏板与防滑垫固定连接，防滑垫上表面设置防滑条纹。

2.根据权利要求1所述的一种动态平衡训练装置，其特征在于：所述动态平衡训练装置还包括六轴角度传感器、计算机、信号传输设备，所述六轴角度传感器设置在踏板底部，六轴角度传感器的信号通过有线或无线的方式由信号传输设备传输至计算机，计算机通过对接收到的信号处理后通过专用训练软件或游戏软件的形式将处理结果反馈到显示器上。