CN109674478B - 一种人体平衡素质测试训练仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种人体平衡素质测试训练仪，其特征在于，包括底座，设置在底座上部的训练毯，以及设置在底座上踏步训练机构，在底座的前端还设置有手臂平衡训练机构；所述踏步训练机构包括设置在底座内部的中心固定杆，在中心固定杆的两侧分别设置有左踏步组件和右踏步组件，左踏步组件和右踏步组件的一端分别与中心固定杆铰接；所述手臂平衡训练机构包括左扶动杆和右扶动杆，左扶动杆和右扶动杆的底部分别对应与左踏步组件和右踏步组件的另一端铰接。本发明设置了左踏步组件和右踏步组件，与传统的技术相比，本技术中的右踏步组件为主动运动，带动人体移动，通过调节电机的功率，可以获取不同组人体跟随动作的参数，比被动测试更加容易。

Description

一种人体平衡素质测试训练仪
技术领域
本发明提供了人体平衡训练技术领域，涉及一种测试训练仪，尤其涉及一种人体平衡素质测试训练仪。
背景技术
平衡能力是人体的一项重要生理功能，特别对于脑瘫、中风以及中老年人更为重要。平衡能力可以预测和预防衰老及摔倒性疾病有极为重要的意义。
人体平衡的维持是一个神经肌肉综合活动过程，人体平衡功能受到视觉、本体感觉和前庭感觉系统三方面影响。人体平衡功能的测量对某些疾病，特别是神经系统疾病、运动系统疾病有重要意义。其涉及范围包括临床诊断治疗、康复医学、老年医学、运动医学以及特种行业。平衡是指人体处在一种姿势或稳定状态下以及不论处于何种位置时，当运动或受到外力作用时，能自动地调整并维持原有姿势的能力。前者属于静态平衡，后者属于动态平衡。平衡能力的感觉来源于前庭、视觉和躯体感觉。前庭觉提供有关身体在一个不动的参照系统中的定位以及身体运动时加速的情况；视觉不仅提供我们周围环境的信息，也能提供身体的运动和方向的信息；躯体感觉又由肌肉、关节、肌腱等处的感受器产生。最终各方面的信息都传入中枢神经系统，进行综合分析处理后，再经锥体束发出随意运动的冲动，指挥肌肉-骨骼系统以随时纠正身体的位移与偏差，达到身体的平衡与姿势的稳定。常用的人体平衡测试法有传统主观观测法、量表法和压力平板测试法等。
现有的技术中，例如专利号：“CN201610035737.6”公开了一种人体平衡素质测试训练仪，包括：踏板，所述踏板呈水平布置的平板状结构；平衡支撑部，所述平衡支撑部可拆卸安装在所述踏板的一侧面的中心位置；多根导轨，所述导轨与所述踏板固定相连，多根所述导轨的一端均位于所述踏板另一侧面的中心位置，其另一端背离所述踏板的中心位置并从所述踏板伸出；多个滑块，所述滑块一一对应的套接在所述导轨上，所述滑块可沿所述导轨滑动；距离测量装置，每根导轨的一侧面均设有一个距离测量装置，所述距离测量装置用于测量所述滑块在导轨上滑动的距离。上述中，在踏板上设置导轨，且在导轨上设置滑块，人体可单脚站立在踏板上，用另一只脚推动滑块移动，根据距离测量装置测定的滑块移动距离来测评和训练人体的平衡素质，整体结构简单、误差小，易于推广应用。
又如：专利号为：“CN201811049165.2”公开了一种人体平衡素质测试训练仪，包括：底座；所述底座上表面的前端设置有第一扶手，中心部位设置有可旋转的转盘；所述转盘的中心部位设置有支柱，所述支柱上方设置有踏板；所述支柱顶部设置有第一球头，所述连接件底部设置有与所述第一球头大小相适配的球头腔室；所述踏板包括与所述第一球头连接的连接件，设置在所述连接件两端的均设置有第一导轨和第二导轨，脚踏板套接在所述第一导轨和所述第二导轨上；所述第一导轨与所述第二导轨之间的所述连接件端面上均设置有距离传感器；所述脚踏板的上表面均设置有防滑纹路；所述连接件的上表面设置有数字显示屏，后端面设置有孔洞，所述孔洞内插有角度传感器，所述角度传感器、所述距离传感器分别与所述数字显示屏连接；所述脚踏板与所述连接件之间的所述第一导轨与所述第二导轨上均设置有第一弹性装置，所述第一弹性装置一端连接件的端面连接，另一端与脚踏板一端连接。
在上述中，专利号：“CN201610035737.6”其提供的技术方案采用获取多个方向上的平衡参数，而专利号为：“CN201811049165.2”其提供的技术方案旋转盘和踏板结合获取多个组合数据。这些技术方案均对脑瘫患者或者中风患者无效，其需要人有一定的平衡意识才能进行训练。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种人体平衡素质测试训练仪。
本发明采用的技术方案为：
一种人体平衡素质测试训练仪，包括
底座，设置在底座上部的训练毯，以及设置在底座上踏步训练机构，
所述训练毯的底部设置有若干个排列均匀的电阻应变式传感器，每一电阻应变式传感器均与采集卡连接，在采集卡上设置有信号接口调理模块一，信号接口调理模块一与上位机连接；
所述上位机设置在底座的前端，在底座的前端还设置有手臂平衡训练机构；
所述踏步训练机构包括设置在底座内部的中心固定杆，在中心固定杆的两侧分别设置有左踏步组件和右踏步组件，左踏步组件和右踏步组件的一端分别与中心固定杆铰接；
所述手臂平衡训练机构包括左扶动杆和右扶动杆，左扶动杆和右扶动杆的底部分别对应与左踏步组件和右踏步组件的另一端铰接，
在所述左扶动杆和右扶动杆之间设置有竖向定位杆，该竖向定位杆的底部与固定梁固定，其上部与左扶动杆和右扶动杆铰接，所述上位机设置在竖向定位杆的顶端；
一主动轮，该主动轮设置在右扶动杆一侧，其通过传动皮带连接有一电机，所述电机固定在主动轮后端的固定梁上，在左扶动杆一侧设置有一从动轮，所述从动轮和主动轮之间不连接；
所述左踏步组件和右踏步组件上分别设置有压力传感器一和压力传感器二，压力传感器一和压力传感器二分别连接于信号接口调理模块二，信号接口调理模块二用于识别左踏步组件和右踏步组件上行和下行压力传感信号的不同，并将调理后的压力传感信号传递至上位机，由上位机获取左踏步组件和右踏步组件上行和下行压力传感信号的曲线图。
所述中心固定杆的前端设置有横向定位杆，所述横向定位杆与左横梁一通过左拉力弹簧连接，左拉力弹簧一端连接有左拉力传感器，左拉力传感器与上位机连接，所述横向定位杆与右横梁一通过右拉力弹簧连接，右拉力弹簧一端连接有右拉力传感器，右拉力传感器与上位机连接。
进一步地，所述电阻应变式传感器之间按照田字格式排列，电阻应变式传感器用于分别获取脚部在训练毯上踏步、行走、移步时的压力传感信号、位移信号以及加速度信号，所述信号接口调理模块一用于获取和识别压力传感信号、位移信号以及加速度信号的输出状态，即压力、位移以及加速度为不同量度的传感信号。
进一步地，所述信号接口调理模块一将获取和识别的压力传感信号、位移信号以及加速度信号传递至上位机，由上位机分别进行处理以获取每一测试点，即每一次踏步的特征组合数据，将特征组合数据在上位机上模拟形成模拟踏步图，该模拟踏步图与上位机上呈现的比较图进行比对并显示，并获取模拟踏步图与比较图之间的显示图像。
进一步地，所述左踏步组件包括左踏步板，设置在左踏步板底部的左支撑体，左支撑体与左横梁一固定，左横梁一的一端与左扶动杆内侧铰接，另一端与左横梁二铰接，左横梁二与左扶动杆外侧铰接。
进一步地，所述右踏步组件包括右踏步板，设置在右踏步板底部的右支撑体，右支撑体与右横梁一固定，右横梁一的一端与右扶动杆内侧和主动轮一体铰接，另一端与右横梁二铰接，右横梁二与右扶动杆外侧铰接。
进一步地，所述底座的侧面设置有通风孔。
进一步地，所述电机与固定梁通过一连接板固定。
本发明的有益效果为：
与传统的技术相比，本发明设置了一训练毯，中风患者或者轻微脑瘫患者可以通过在训练毯上踏步，得到其平衡素质训练，训练时，在上位机的显示屏上模拟训练毯，在模拟训练毯上显示需要踏出的脚印，依据训练者在踏步毯上按照模拟训练毯上显示的脚印去训练，比对每一次训练的不同，可以得到人体的平衡参数，在训练毯上可以模拟前、后、左、右的转向，前、后、左、右的移动，左右脚步交叉，以及任意方向的转动，从而可以获取多组不同的人体的平衡参数。
本发明设置了左踏步组件和右踏步组件，与传统的技术相比，本技术中的右踏步组件为主动运动，带动人体移动，通过调节电机的功率，可以获取不同组人体跟随动作的参数，比被动测试更加容易。
说明书附图
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的观结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图。
具体实施例
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参照图1至图2，本发明提供了一种人体平衡素质测试训练仪，包括
底座2，设置在底座2上部的训练毯1，以及设置在底座上踏步训练机构，
所述训练毯1的底部设置有若干个排列均匀的电阻应变式传感器，每一电阻应变式传感器均与采集卡连接，在采集卡上设置有信号接口调理模块一，信号接口调理模块一与上位机10连接；所述电阻应变式传感器之间按照田字格式排列，电阻应变式传感器用于分别获取脚部在训练毯1上踏步、行走、移步时的压力传感信号、位移信号以及加速度信号，所述信号接口调理模块一用于获取和识别压力传感信号、位移信号以及加速度信号的输出状态，即压力、位移以及加速度为不同量度的传感信号，所述信号接口调理模块一将获取和识别的压力传感信号、位移信号以及加速度信号传递至上位机10，由上位机10分别进行处理以获取每一测试点，即每一次踏步的特征组合数据，将特征组合数据在上位机上模拟形成模拟踏步图，该模拟踏步图与上位机上呈现的比较图进行比对并显示，并获取模拟踏步图与比较图之间的显示图像，与传统的技术相比，本发明设置的训练毯1，中风患者或者轻微脑瘫患者可以通过在训练毯1上踏步，得到其平衡素质训练，训练时，在上位机的显示屏上模拟训练毯，在模拟训练毯上显示需要踏出的脚印，依据训练者在踏步毯上按照模拟训练毯上显示的脚印去训练，比对每一次训练的不同，可以得到人体的平衡参数，在训练毯上可以模拟前、后、左、右的转向，前、后、左、右的移动，左右脚步交叉，以及任意方向的转动，从而可以获取多组不同的人体的平衡参数。
所述上位机10设置在底座2的前端，在底座2的前端还设置有手臂平衡训练机构；
所述踏步训练机构包括设置在底座内部的中心固定杆24，在中心固定杆24的两侧分别设置有左踏步组件和右踏步组件，左踏步组件和右踏步组件的一端分别与中心固定杆铰接；
所述左踏步组件包括左踏步板5，设置在左踏步板5底部的左支撑体4，左支撑体4与左横梁一21固定，在底座2上设置有左支撑体4的左限位框3，其用于控制左踏步板5前后移动的最大位移，左横梁一21的一端与左扶动杆11内侧铰接，另一端与左横梁二20通过一转轴22铰接，左横梁二20与左扶动杆11外侧铰接。
所述右踏步组件包括右踏步板7，设置在右踏步板7底部的右支撑体6，右支撑体6与右横梁一18固定，在底座2上设置有右支撑体6的右限位框8，其用于控制右踏步板7前后移动的最大位移，右横梁一18的一端与右扶动杆12内侧和主动轮14一体铰接，另一端与右横梁二19铰接，右横梁一18与右扶动杆12外侧铰接。
所述左踏步板5和右踏步板7上分别设置有压力传感器一和压力传感器二，压力传感器一和压力传感器二分别连接于信号接口调理模块二，信号接口调理模块二用于识别左踏步组件和右踏步组件上行和下行压力传感信号的不同，并将调理后的压力传感信号传递至上位机10，由上位机获取左踏步组件和右踏步组件上行和下行压力传感信号的曲线图，
本发明设置了左踏步组件和右踏步组件，与传统的技术相比，本技术中的右踏步组件为主动运动，带动人体移动，通过调节电机的功率，可以获取不同组人体跟随动作的参数，比被动测试更加容易。
所述手臂平衡训练机构包括左扶动杆和右扶动杆，左扶动杆和右扶动杆的底部分别对应与左踏步组件和右踏步组件的另一端铰接，
在所述左扶动杆和右扶动杆之间设置有竖向定位杆，该竖向定位杆的底部与固定梁固定，其上部与左扶动杆和右扶动杆铰接，所述上位机设置在竖向定位杆的顶端；
一主动轮14，该主动轮14设置在右扶动杆12一侧，其通过传动皮带15连接有一电机16，所述电机16固定在主动轮14后端的固定梁上，在左扶动杆11一侧设置有一从动轮13，所述从动轮13和主动轮14之间不连接；所述电机16与固定梁通过一连接板17固定。
所述中心固定杆24的前端设置有横向定位杆。
所述横向定位杆与左横梁一21通过左拉力弹簧23连接，左拉力弹簧23一端连接有左拉力传感器，左拉力传感器与上位机10连接。
所述横向定位杆与右横梁一18通过右拉力弹簧连接，右拉力弹簧一端连接有右拉力传感器，右拉力传感器与上位机连接。
所述底座的侧面设置有通风孔9。
实施例一
本实施例以训练毯训练为例，在训练时，依据电阻应变式传感器的布设，获取训练毯1的模拟图，在上位机上进行显示，模拟训练毯上显示一初始位置，人通过在训练毯1上移动脚步与模拟训练毯的初始位置重合，然后在模拟训练毯上显示需要做出的动作，比如，右脚向前踏一步，然后比对右脚踏出后的实际位置与模拟训练毯的动作位置是否重合，若存在差异显示差异并记录，同时记录左脚在训练毯上的变化，在本实施例中，训练毯1底部按照田字格式排列若干电阻应变式传感器，电阻应变式传感器可以获取脚部在训练毯上踏步、行走、移步时的压力传感信号、位移信号以及加速度信号，同理，在训练毯上可以模拟前、后、左、右的转向，前、后、左、右的移动，左右脚步交叉，以及任意方向的转动，从而可以获取多组不同的人体的平衡参数。
所述信号接口调理模块一用于获取和识别压力传感信号、位移信号以及加速度信号的输出状态，即压力、位移以及加速度为不同量度的传感信号，所述信号接口调理模块一将获取和识别的压力传感信号、位移信号以及加速度信号传递至上位机，由上位机分别进行处理以获取每一测试点，即每一次踏步的特征组合数据，将特征组合数据在上位机上模拟形成模拟踏步图，该模拟踏步图与上位机上呈现的比较图进行比对并显示，并获取模拟踏步图与比较图之间的显示图像，以及获取平衡参数曲线。
实施例二
本实施例以人体前后交叉踏步为例，在测试时，人的左脚和右脚分别放在左踏步板5和右踏步板7上，左手和右手分别扶在左扶动杆11和右扶动杆12上，右踏步板7通过电机16驱动带动，其在电机16的功率不变时，右踏步板7前后移动的位移确定，且右拉力传感器获取的拉力信号确定，此时不确定的左踏步板5，训练者通过跟随右踏步板7的移动来带动左踏步板5的移动，此时用于获取左拉力传感器的拉力信号，以及压力传感器一、压力传感器二的压力传感信号的变化，通过调节电机的功率，可以获取不同组人体跟随动作的参数，从而获取运动时的协调性和平衡参数。
所述左踏步板5和右踏步板7上分别设置有压力传感器一和压力传感器二，压力传感器一和压力传感器二分别连接于信号接口调理模块二，信号接口调理模块二用于识别左踏步组件和右踏步组件上行和下行压力传感信号的不同，并将调理后的压力传感信号传递至上位机，由上位机获取左踏步组件和右踏步组件上行和下行压力传感信号的曲线图。
当然，在该实施例中，也可以将左踏步板设置成驱动部。
以上对本发明实施例所公开的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种人体平衡素质测试训练仪，其特征在于，包括
底座，设置在底座上部的训练毯，以及设置在底座上踏步训练机构，
所述训练毯的底部设置有若干个排列均匀的电阻应变式传感器，每一电阻应变式传感器均与采集卡连接，在采集卡上设置有信号接口调理模块一，信号接口调理模块一与上位机连接；
所述上位机设置在底座的前端，在底座的前端还设置有手臂平衡训练机构；
所述踏步训练机构包括设置在底座内部的中心固定杆，在中心固定杆的两侧分别设置有左踏步组件和右踏步组件，左踏步组件和右踏步组件的一端分别与中心固定杆铰接；
所述手臂平衡训练机构包括左扶动杆和右扶动杆，左扶动杆和右扶动杆的底部分别对应与左踏步组件和右踏步组件的另一端铰接，
在所述左扶动杆和右扶动杆之间设置有竖向定位杆，该竖向定位杆的底部与固定梁固定，其上部与左扶动杆和右扶动杆铰接，所述上位机设置在竖向定位杆的顶端；
一主动轮，该主动轮设置在右扶动杆一侧，其通过传动皮带连接有一电机，所述电机固定在主动轮后端的固定梁上，在左扶动杆一侧设置有一从动轮，所述从动轮和主动轮之间不连接；
所述左踏步组件和右踏步组件上分别设置有压力传感器一和压力传感器二，压力传感器一和压力传感器二分别连接于信号接口调理模块二，信号接口调理模块二用于识别左踏步组件和右踏步组件上行和下行压力传感信号的不同，并将调理后的压力传感信号传递至上位机，由上位机获取左踏步组件和右踏步组件上行和下行压力传感信号的曲线图；
所述中心固定杆的前端设置有横向定位杆，所述横向定位杆与左横梁一通过左拉力弹簧连接，左拉力弹簧一端连接有左拉力传感器，左拉力传感器与上位机连接，所述横向定位杆与右横梁一通过右拉力弹簧连接，右拉力弹簧一端连接有右拉力传感器，右拉力传感器与上位机连接。
2.根据权利要求1所述的人体平衡素质测试训练仪，其特征在于，所述电阻应变式传感器之间按照田字格式排列，电阻应变式传感器用于分别获取脚部在训练毯上踏步、行走、移步时的压力传感信号、位移信号以及加速度信号，所述信号接口调理模块一用于获取和识别压力传感信号、位移信号以及加速度信号的输出状态，即压力、位移以及加速度为不同量度的传感信号。
3.根据权利要求2所述的人体平衡素质测试训练仪，其特征在于，所述信号接口调理模块一将获取和识别的压力传感信号、位移信号以及加速度信号传递至上位机，由上位机分别进行处理以获取每一测试点，即每一次踏步的特征组合数据，将特征组合数据在上位机上模拟形成模拟踏步图，该模拟踏步图与上位机上呈现的比较图进行比对并显示，并获取模拟踏步图与比较图之间的显示图像。
4.根据权利要求1所述的人体平衡素质测试训练仪，其特征在于，所述左踏步组件包括左踏步板，设置在左踏步板底部的左支撑体，左支撑体与左横梁一固定，左横梁一的一端与左扶动杆内侧铰接，另一端与左横梁二铰接，左横梁二与左扶动杆外侧铰接。
5.根据权利要求1所述的人体平衡素质测试训练仪，其特征在于，所述右踏步组件包括右踏步板，设置在右踏步板底部的右支撑体，右支撑体与右横梁一固定，右横梁一的一端与右扶动杆内侧和主动轮一体铰接，另一端与右横梁二铰接，右横梁二与右扶动杆外侧铰接。
6.根据权利要求1所述的人体平衡素质测试训练仪，其特征在于，所述底座的侧面设置有通风孔。
7.根据权利要求1所述的人体平衡素质测试训练仪，其特征在于，所述电机与固定梁通过一连接板固定。
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