CN109925649A - 一种膝关节锻炼装置及其锻炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膝关节锻炼装置及其锻炼方法。已有的膝关节恢复装置需固定在坐具或床具上，装置结构大而笨重。本发明一种膝关节锻炼装置，包括大腿固定器、仿人体膝关节辅助装置和小腿固定器。第二环状气囊固定在小环形支架的内侧面。仿人体膝关节辅助装置包括类股骨机构、类胫骨机构、仿软骨气囊、类韧带机构和人造肌肉。类股骨机构包括第一条形滑轨、类股骨滑块和第一调节压紧组件。类胫骨机构包括第二条形滑轨、类胫骨滑块和第二调节压紧组件。类韧带机构包括底座、弹簧、限位块、运动条和位移传感器。本发明采用纯气动驱动，并结合人造肌肉，在传力过程中具有很好的缓冲效果，进而保证使用者锻炼的安全性。

Description

一种膝关节锻炼装置及其锻炼方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种膝关节锻炼装置及其锻炼方法。

背景技术

膝关节是人体下肢运动的关键部位，同时也非常容易受到损失。临床医学在针对膝关节疼痛，纠正膝关节畸形，治疗膝关节骨肿瘤等问题时，常采取膝关节置换手术治疗。患者在术后需要活动腿部，以促进血液回流；康复训练时需要长时间进行平衡、协调性练习。目前大多是依靠膝关节恢复装置来辅助患者的锻炼康复，已有的膝关节恢复装置需固定在坐具或床具上，装置结构大而笨重，刚性连接的运动方式和人体关节的柔韧运动不符，存在损害膝关节的安全隐患；驱动方式多采用液压或电机，在传力过程中存在缓冲较差的问题，会产生较大的冲击力，从而影响关节处的康复。因此，设计一种膝关节柔性恢复装置十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膝关节锻炼装置及其锻炼方法。

本发明一种膝关节锻炼装置，包括大腿固定器、仿人体膝关节辅助装置和小腿固定器。所述的大腿固定器包括大环形支架和第一环状气囊。第一环状气囊固定在大环形支架的内侧面。小腿固定器包括小环形支架和第二环状气囊。第二环状气囊固定在小环形支架的内侧面。

所述的仿人体膝关节辅助装置包括类股骨机构、类胫骨机构、仿软骨气囊、类韧带机构和人造肌肉。所述的类股骨机构包括第一条形滑轨、类股骨滑块和第一调节压紧组件。第一条形滑轨与大环形支架固定，与类股骨滑块构成滑动副。第一条形滑轨与类股骨滑块通过第一调节压紧组件固定。类股骨滑块的内端外凸设置。所述的类胫骨机构包括第二条形滑轨、类胫骨滑块和第二调节压紧组件。第二条形滑轨与小环形支架固定，与类胫骨滑块构成滑动副。第二条形滑轨与类胫骨滑块通过第二调节压紧组件固定。类股骨滑块远离大腿固定器的内端内凹设置。所述仿软骨气囊设置在类股骨滑块的内端与类胫骨滑块的内端之间。

所述的类韧带机构包括底座、弹簧、限位块、运动条和位移传感器。底座与类股骨滑块构成转动副。运动条的一端与类胫骨滑块铰接，中部与底座构成滑动副，另一端固定有限位块。限位块套至在运动条上，且位于底座与限位块之间。位移传感器的两端与底座、运动条分别固定。类韧带机构共有两个。两个类韧带机构内的运动条相互交叉。所述人造肌肉的两端与类股骨滑块、类胫骨滑块分别铰接。

进一步地，本发明一种膝关节锻炼装置还包括控制器和气路组件。所述的气路组件包括气源、溢流阀、气压传感器、电动减压阀、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀和第四换向阀。所述溢流阀的进气口与气源的出气口连接，溢流口与外界环境连通。第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、电动减压阀的进气口均与气源的出气口连接。电动减压阀的出气口与第四换向阀的进气口连接。第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、第四换向阀的工作气口与第一环状气囊、第二环状气囊、仿软骨气囊的进气口、人造肌肉上的气嘴分别连接。第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、第四换向阀的电磁控制接口与控制器的四个控制输出接口分别相连。气压传感器、两个位移传感器的信号输出接口与控制器的三个信号输入接口分别连接。电动减压阀的控制输入接口与控制器的压力调节接口连接。气源的供电接口通过继电器与电源连接。继电器的控制接口与控制器相连。

进一步地，所述的第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀及第四换向阀均为两位三通换向阀；所述两位三通换向阀的第一个工作位中，进气口截止，工作气口与出气口连通；第二个工作位中，进气口与工作气口连通，出气口截止。

进一步地，第一调节压紧组件包括第一齿轮、第一齿条、第一手轮和第一紧定螺栓。第一条形滑轨上固定有第一齿条。第一齿轮支承在类股骨滑块上。第一齿条和第一齿轮啮合。第一齿轮与第一手轮固定。类股骨滑块上开设有第一螺纹孔。第一螺纹孔内旋有第一紧定螺栓。第一紧定螺栓的内端抵住第一条形滑轨，外端设置有旋转把手。

进一步地，所述的第二调节压紧组件包括第二齿轮、第二齿条、第二手轮和第二紧定螺栓。第二条形滑轨上固定有第二齿条。第二齿轮支承在类股骨滑块上。第二齿条和第二齿轮啮合。第二齿轮与第二手轮固定。类股骨滑块上开设有第二螺纹孔。第二螺纹孔内旋有第二紧定螺栓。第二紧定螺栓的内端抵住第二条形滑轨，外端设置有旋转把手。

进一步地，所述的人造肌肉包括外层编织网、内层弹性橡胶管和气嘴。所述的外层编织网的两端均固定有铰接块。人造肌肉的内腔中设置有内层弹性橡胶管。内层弹性橡胶管的两端与两个铰接块分别固定。外层编织网上设置有气嘴。气嘴与人造肌肉的内腔连通。

该膝关节恢复装置恢复方法具体如下：

步骤一、使用者将大腿、小腿分别放到第一环状气囊、第二环状气囊上。使用者第一条形滑轨、类股骨滑块的相对位置以及第二条形滑轨、类胫骨滑块的相对位置后，紧固第一调节压紧组件和第二调节压紧组件。

步骤二、气源启动，第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀使得第一环状气囊、第二环状气囊、仿软骨气囊的进气口与气源出气口连通，使得大腿固定器、小腿固定器与使用者的大腿、小腿分别固定，仿软骨气囊鼓起。

步骤三、使用者设置锻炼模式，锻炼模式分为主动锻炼和被动锻炼。若使用者选择主动锻炼，则执行步骤四至七。若使用者选择被动锻炼，则执行步骤八和九。

步骤四、使用者设定运动次数n。控制器通过第四换向阀使得人造肌肉的气嘴与气源出气口连通，使得人造肌肉进气。电动减压阀调节人造肌肉内的气压至复位压力，使得仿人体膝关节辅助装置达到初始状态。

步骤五、i＝1,2,…,n，依次执行步骤六和七。

步骤六、电动减压阀调节人造肌肉内的气压至到位压力阈值，使得人造肌肉变形，带动大腿固定器与小腿固定器相对运动。

步骤七、电动减压阀减小人造肌肉内的气压至复位压力，使得仿人体膝关节辅助装置回复到初始状态。

步骤八、控制器通过第四换向阀使得人造肌肉的进气口与气源出气口连通，使得人造肌肉进气。电动减压阀调节人造肌肉内的气压至阻碍压力值，使得人造肌肉能够在使用者的腿部运动时，提供阻力。之后，第四换向阀使得人造肌肉的气嘴封闭。

步骤九、使用者运动自身的膝关节，仿人体膝关节辅助装置随使用者膝关节的运动而运动，并为使用者提供阻力。

进一步地，步骤六和七执行过程中，位移传感器持续检测底座与运动条的相对位移量，当底座与运动条的相对位移量超过危险阈值时，气源关闭。

进一步地，步骤四中，使用者还设定了设定幅度θ。到位压力阈值根据幅度θ计算得到。人造肌肉内的气压达到到位压力阈值时第一条形滑轨与第二条形滑轨的轴线的夹角与初始状态时第一条形滑轨与第二条形滑轨的轴线的夹角之差为等于θ。

进一步地，仿人体膝关节辅助装置处于初始状态时，第一条形滑轨与第二条形滑轨的轴线相互垂直，此时，使用者的大腿和小腿呈直角。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明采用纯气动驱动，并结合人造肌肉，在传力过程中具有很好的缓冲效果，进而保证使用者锻炼的安全性。

2、本发明模仿人体膝关节的柔性运动，有助于降低患者锻炼运动的安全隐患。

3、本发明轻便灵活，且适用于不同年龄、体型层次的患者。

4、本发明采用人工肌肉作为执行机构，强度高，成本低廉，且便于控制。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明中仿人体膝关节辅助装置的示意图；

图3为本发明中类韧带机构的示意图；

图4为本发明中人造肌肉的示意图；

图5为本发明中气路组件的气路连接图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种膝关节锻炼装置，包括大腿固定器1、仿人体膝关节辅助装置2、小腿固定器3、控制器和气路组件。大腿固定器1包括大环形支架和第一环状气囊1-1。大环形支架呈带缺口的环形，且内径D₁＝150mm，外径D₂＝200mm，宽度h₁＝100mm。第一环状气囊1-1固定在大环形支架的内侧面。小腿固定器1包括小环形支架和第二环状气囊3-1。小环形支架呈带缺口的环形，且内径D₃＝120mm，外径D₄＝160mm，宽度h₂＝150mm。第二环状气囊3-1固定在小环形支架的内侧面。将使用者的大腿、小腿分别放入第一环状气囊1-1、第二环状气囊3-1内侧，并为第一环状气囊1-1及第二环状气囊3-1充气，即可使得大腿固定器1、小腿固定器3与使用者的大腿、小腿分别固定。

如图1、2和3所示，仿人体膝关节辅助装置2包括类股骨机构、类胫骨机构、仿软骨气囊9、类韧带机构8和人造肌肉10。类股骨机构包括第一条形滑轨4、类股骨滑块7、第一齿轮5、第一齿条6和第一手轮。类股骨滑块7的外端开设有第一滑移槽。第一条形滑轨4的一端伸入第一滑移槽内，并与类股骨滑块7构成滑动副。第一条形滑轨4的另一端与大环形支架的一侧可拆卸固定(具体为：大环形支架的侧部开设有第一安装凹槽，第一条形滑轨4的端部设置在第一安装凹槽内，第一条形滑轨4与大环形支架通过螺栓螺母拧紧。第一安装凹槽能够在螺栓螺母松动时对第一条形滑轨4进行限位，避免对使用者产生伤害)。第一条形滑轨4的中部镂空设置，镂空处的内端部嵌有第一齿条6。第一齿轮5通过第一支撑轴支承在第一滑移槽内。第一齿条6和第一齿轮5啮合。第一齿轮5与第一手轮通过第一支撑轴固定。第一手轮位于类股骨滑块7的外侧。类股骨滑块端部外凸设置，进而模仿人体股骨下端形状。类股骨滑块7上开设有第一螺纹孔。第一螺纹孔内旋有第一紧定螺栓。第一紧定螺栓的内端抵住第一条形滑轨4，外端设置有旋转把手。转动旋转把手能够驱动第一紧定螺栓挤压第一条形滑轨4，实现类股骨滑块7与第一条形滑轨4的相对固定。

类胫骨机构包括第二条形滑轨21、类胫骨滑块22、第二齿轮、第二齿条和第二手轮23。类胫骨滑块22的外端开设有第二滑移槽。第二条形滑轨21的一端伸入第二滑移槽内，并与类胫骨滑块22构成滑动副。第二条形滑轨21的另一端与小环形支架的一侧可拆卸固定(具体为：小环形支架的侧部开设有第二安装凹槽，第二条形滑轨21的端部设置在第二安装凹槽内，第二条形滑轨21与小环形支架通过螺栓螺母拧紧。第二安装凹槽能够在螺栓螺母松动时对第二条形滑轨21进行限位，避免对使用者产生伤害)。。第二条形滑轨21的中部镂空设置，镂空处的内端部嵌有第二齿条。第二齿轮通过第二支撑轴支承在第二滑移槽内。第二齿条和第二齿轮啮合。第二齿轮与第二手轮23通过第二支撑轴固定。第二手轮23位于类胫骨滑块22的外侧。类胫骨滑块22端部内凹设置，进而模仿人体胫骨上端形状。类胫骨滑块22上开设有第二螺纹孔。第二螺纹孔内旋有第二紧定螺栓。第二紧定螺栓的内端抵住第二条形滑轨21，外端设置有旋转把手。转动旋转把手能够驱动第二紧定螺栓挤压第二条形滑轨21，实现第二条形滑轨21与类胫骨滑块22的相对固定。

通过转动第一手轮能够调节类股骨滑块7与大腿固定器1的距离，通过转动第二手轮23能够调节类胫骨滑块22与大腿固定器的距离，进而使得本发明能够适应不同体型的人群。

类韧带机构8包括底座11、弹簧13、限位块12、运动条16和位移传感器14。底座11与类股骨滑块7构成转动副。运动条16的一端与类胫骨滑块22铰接，中部与底座11构成滑动副，另一端固定有限位块12。限位块12套至在运动条16上，且位于底座11与限位块12之间。位移传感器14的外壳与底座11固定，滑移杆与运动条16的中部固定。类韧带机构8共有两个。两个类韧带机构8内的运动条16相互交叉。

类股骨滑块7的内端与类胫骨滑块22的内端相互靠近。仿软骨气囊9设置在类股骨滑块7的内端与类胫骨滑块22的内端之间，用于模拟软骨和滑液的作用，使关节运动时不易磨损，并且，活动灵活、自如。

如图1、2和4所示，人造肌肉10包括外层编织网18、内层弹性橡胶管19和气嘴17。外层编织网18呈椭球状，且两端均固定有铰接块。外层编织网18的内腔中设置有密封橡胶膜，以保证人造肌肉10的气密性。人造肌肉10的内腔为气压腔20。气压腔20内设置有内层弹性橡胶管19。内层弹性橡胶管19的两端与两个铰接块分别固定。外层编织网18上设置有气嘴17。气嘴17与气压腔20连通。外层编织网18能够保证人造肌肉10在充放气时进行轴向伸缩。当气体从气嘴17充入气压腔20时，外层编织网18沿径向膨胀，压缩内层弹性橡胶管19，实现人造肌肉10的收缩。当气体从气嘴17排出气压腔20时，内层弹性橡胶管19由压缩状态复位，实现人造肌肉10的伸长。因此，通过调节人造肌肉10内的气压，即可实现人造肌肉10长度的动态调节。两个铰接块与类股骨滑块7、类胫骨滑块22分别铰接。通过调节人工肌肉的长度，能够调节第一条形滑轨4与第二条形滑轨21的夹角，从而实现使用者膝关节的定量运动。

如图5所示，气路组件包括气源23、气压传感器25、电动减压阀26、第一换向阀27、第二换向阀28、第三换向阀29和第四换向阀30。第一换向阀27、第二换向阀28、第三换向阀29及第四换向阀30均为两位三通换向阀。所述两位三通换向阀的第一个工作位中，进气口截止，工作气口与出气口连通(用于泄气)；第二个工作位中，进气口与工作气口连通，出气口截止(用于充气和保持气压)。溢流阀24的进气口与气源23的出气口连接，溢流口与外界环境连通。第一换向阀27、第二换向阀28、第三换向阀29、电动减压阀26的进气口均与气源23的出气口连接。电动减压阀26的出气口与第四换向阀30的进气口连接。第一换向阀27、第二换向阀28、第三换向阀29、第四换向阀30的工作气口与第一环状气囊1-1、第二环状气囊3-1、仿软骨气囊的进气口、人造肌肉10上的气嘴17分别连接。第一换向阀27、第二换向阀28、第三换向阀29、第四换向阀30的电磁控制接口与控制器的四个控制输出接口分别相连。气压传感器25、两个位移传感器14的信号输出接口与控制器的三个信号输入接口分别连接。电动减压阀26的控制输入接口与控制器的压力调节接口连接。气源23的供电接口通过继电器与电源连接。继电器的控制接口与控制器相连。使得控制器能够控制气源23的启停。控制器采用单片机。

该膝关节恢复装置恢复方法具体如下：

步骤一、使用者将大腿、小腿分别放到第一环状气囊1-1、第二环状气囊3-1的内凹处。使用者根据自身体型旋转第一手轮和第二手轮23，以调节类股骨机构4和类胫骨机构长度，之后拧紧第一紧定螺栓和第二紧定螺栓。

步骤二、气源23启动，控制器通过第一换向阀27、第二换向阀28、第三换向阀29使得第一环状气囊1-1、第二环状气囊3-1、仿软骨气囊的进气口与气源23出气口连通，实现充气和保压(保持的气压大小由溢流阀控制)，使得大腿固定器1、小腿固定器3与使用者的大腿、小腿分别固定，仿软骨气囊鼓起，起到缓冲效果。

步骤三、使用者设置锻炼模式，锻炼模式分为主动锻炼和被动锻炼。若使用者选择主动锻炼，则开始执行步骤四至七。若使用者选择被动锻炼，则开始执行步骤八和九。

步骤四、使用者设定运动次数n和幅度θ。控制器根据幅度θ计算出到位压力阈值。之后，控制器通过第四换向阀30使得人造肌肉10的气嘴与气源23出气口连通，使得人造肌肉10进气。控制器控制电动减压阀26，从而调节人造肌肉10内的气压至复位压力，使得仿人体膝关节辅助装置2达到初始状态。仿人体膝关节辅助装置2处于初始状态时，第一条形滑轨4与第二条形滑轨21的轴线相互垂直，此时，使用者的大腿和小腿呈直角。人造肌肉10内的气压达到到位压力阈值的情况下，第一条形滑轨4与第二条形滑轨21的轴线的夹角为90°-θ。

步骤五、i＝1,2,…,n，依次执行步骤六和七。

步骤六、电动减压阀26减小人造肌肉10内的气压至到位压力阈值，使得人造肌肉10收缩，拉动大腿固定器1与小腿固定器3相对运动，从而实现对使用者膝关节的辅助运动。位移传感器14检测底座11与运动条16的相对位移量，当底座11与运动条16的相对位移量超过危险阈值时(此时判定为设备出现故障，导致运动过度)，控制器控制气源23关闭。

步骤七、电动减压阀26减小人造肌肉10内的气压至复位压力，使得仿人体膝关节辅助装置2回复到初始状态。

步骤八、使用者设定人造肌肉强度；控制器根据使用者设定的人造肌肉强度计算出阻碍压力值。电动减压阀26调节人造肌肉10内的气压至阻碍压力值，使得人造肌肉能够在使用者的腿部运动时，提供适当的阻力。

步骤九、使用者运动自身的膝关节，仿人体膝关节辅助装置2随使用者膝关节的运动而运动，并为使用者提供阻力，进而达到锻炼的效果。

Claims (10)

1.一种膝关节锻炼装置，，包括大腿固定器和小腿固定器；其特征在于：还包括仿人体膝关节辅助装置；所述的大腿固定器包括大环形支架和第一环状气囊；第一环状气囊固定在大环形支架的内侧面；小腿固定器包括小环形支架和第二环状气囊；第二环状气囊固定在小环形支架的内侧面；

所述的仿人体膝关节辅助装置包括类股骨机构、类胫骨机构、仿软骨气囊、类韧带机构和人造肌肉；所述的类股骨机构包括第一条形滑轨、类股骨滑块和第一调节压紧组件；第一条形滑轨与大环形支架固定，与类股骨滑块构成滑动副；第一条形滑轨与类股骨滑块通过第一调节压紧组件固定；类股骨滑块的内端外凸设置；所述的类胫骨机构包括第二条形滑轨、类胫骨滑块和第二调节压紧组件；第二条形滑轨与小环形支架固定，与类胫骨滑块构成滑动副；第二条形滑轨与类胫骨滑块通过第二调节压紧组件固定；类股骨滑块远离大腿固定器的内端内凹设置；所述仿软骨气囊设置在类股骨滑块的内端与类胫骨滑块的内端之间；

所述的类韧带机构包括底座、弹簧、限位块、运动条和位移传感器；底座与类股骨滑块构成转动副；运动条的一端与类胫骨滑块铰接，中部与底座构成滑动副，另一端固定有限位块；限位块套至在运动条上，且位于底座与限位块之间；位移传感器的两端与底座、运动条分别固定；类韧带机构共有两个；两个类韧带机构内的运动条相互交叉；所述人造肌肉的两端与类股骨滑块、类胫骨滑块分别铰接。

2.根据权利要求1所述的一种膝关节锻炼装置，其特征在于：还包括控制器和气路组件；所述的气路组件包括气泵、溢流阀、气压传感器、电动减压阀、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀和第四换向阀；所述溢流阀的进气口与气泵的出气口连接，溢流口与外界环境连通；第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、电动减压阀的进气口均与气泵的出气口连接；电动减压阀的出气口与第四换向阀的进气口连接；第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、第四换向阀的工作气口与第一环状气囊、第二环状气囊、仿软骨气囊的进气口、人造肌肉上的气嘴分别连接；第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、第四换向阀的电磁控制接口与控制器的四个控制输出接口分别相连；气压传感器、两个位移传感器的信号输出接口与控制器的三个信号输入接口分别连接；电动减压阀的控制输入接口与控制器的压力调节接口连接；气泵的供电接口通过继电器与电源连接；继电器的控制接口与控制器相连。

3.根据权利要求1所述的一种膝关节锻炼装置，其特征在于：所述的第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀及第四换向阀均为两位三通换向阀；所述两位三通换向阀的第一个工作位中，进气口截止，工作气口与出气口连通；第二个工作位中，进气口与工作气口连通，出气口截止。

4.根据权利要求1所述的一种膝关节锻炼装置，其特征在于：第一调节压紧组件包括第一齿轮、第一齿条、第一手轮和第一紧定螺栓；第一条形滑轨上固定有第一齿条；第一齿轮支承在类股骨滑块上；第一齿条和第一齿轮啮合；第一齿轮与第一手轮固定；类股骨滑块上开设有第一螺纹孔；第一螺纹孔内旋有第一紧定螺栓；第一紧定螺栓的内端抵住第一条形滑轨，外端设置有旋转把手。

5.根据权利要求1所述的一种膝关节锻炼装置，其特征在于：所述的第二调节压紧组件包括第二齿轮、第二齿条、第二手轮和第二紧定螺栓；第二条形滑轨上固定有第二齿条；第二齿轮支承在类股骨滑块上；第二齿条和第二齿轮啮合；第二齿轮与第二手轮固定；类股骨滑块上开设有第二螺纹孔；第二螺纹孔内旋有第二紧定螺栓；第二紧定螺栓的内端抵住第二条形滑轨，外端设置有旋转把手。

6.根据权利要求1所述的一种膝关节锻炼装置，其特征在于：所述的人造肌肉包括外层编织网、内层弹性橡胶管和气嘴；所述的外层编织网的两端均固定有铰接块；人造肌肉的内腔中设置有内层弹性橡胶管；内层弹性橡胶管的两端与两个铰接块分别固定；外层编织网上设置有气嘴；气嘴与人造肌肉的内腔连通。

7.如权利要求2所述的一种膝关节锻炼装置的锻炼方法，其特征在于：步骤一、使用者将大腿、小腿分别放到第一环状气囊、第二环状气囊上；使用者第一条形滑轨、类股骨滑块的相对位置以及第二条形滑轨、类胫骨滑块的相对位置后，紧固第一调节压紧组件和第二调节压紧组件；

步骤二、气泵启动，第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀使得第一环状气囊、第二环状气囊、仿软骨气囊的进气口与气泵出气口连通，使得大腿固定器、小腿固定器与使用者的大腿、小腿分别固定，仿软骨气囊鼓起；

步骤三、使用者设置锻炼模式，锻炼模式分为主动锻炼和被动锻炼；若使用者选择主动锻炼，则执行步骤四至七；若使用者选择被动锻炼，则执行步骤八和九；

步骤四、使用者设定运动次数n；控制器通过第四换向阀使得人造肌肉的气嘴与气泵出气口连通，使得人造肌肉进气；电动减压阀调节人造肌肉内的气压至复位压力，使得仿人体膝关节辅助装置达到初始状态；

步骤五、i＝1,2,…,n，依次执行步骤六和七；

步骤六、电动减压阀调节人造肌肉内的气压至到位压力阈值，使得人造肌肉变形，带动大腿固定器与小腿固定器相对运动；

步骤七、电动减压阀减小人造肌肉内的气压至复位压力，使得仿人体膝关节辅助装置回复到初始状态；

步骤八、控制器通过第四换向阀使得人造肌肉的进气口与气泵出气口连通，使得人造肌肉进气；电动减压阀调节人造肌肉内的气压至阻碍压力值，使得人造肌肉能够在使用者的腿部运动时，提供阻力；

步骤九、使用者运动自身的膝关节，仿人体膝关节辅助装置随使用者膝关节的运动而运动，并为使用者提供阻力。

8.根据权利要求7所述的一种膝关节锻炼装置的锻炼方法，其特征在于：步骤六和七执行过程中，位移传感器持续检测底座与运动条的相对位移量，当底座与运动条的相对位移量超过危险阈值时，气泵关闭。

9.根据权利要求7所述的一种膝关节锻炼装置的锻炼方法，其特征在于：步骤四中，使用者还设定了设定幅度θ；到位压力阈值根据幅度θ计算得到；人造肌肉内的气压达到到位压力阈值时第一条形滑轨与第二条形滑轨的轴线的夹角与初始状态时第一条形滑轨与第二条形滑轨的轴线的夹角之差为等于θ。

10.根据权利要求7所述的一种膝关节锻炼装置的锻炼方法，其特征在于：仿人体膝关节辅助装置处于初始状态时，第一条形滑轨与第二条形滑轨的轴线相互垂直，此时，使用者的大腿和小腿呈直角。