CN110960401B - 一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车及控制方法，属于医疗器械领域，包括控制器、用于检测减重车与患者背部之间距离的距离传感器；控制器包括距离信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块；距离信息采集模块接收距离传感器采集的实时距离测量值，得到当前时刻的实时距离值Act_dis，并且通过计算得到当前时刻的实时距离值与设定的绝对距离值Abs_dis之间的距离差值Err_dis；速度控制模块接收距离差值Err_dis，采用PID算法得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed；电机驱动模块接收训练车速度值Act_speed并通过控制电机使训练车以Act_speed的速度行驶。本发明保证了减重车与患者协同运动的同步实时性。

Description

一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车及控 制方法

技术领域

本发明涉及一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，属于医疗器械领域。

背景技术

在临床上的各种患者（如脑卒中、脊髓损伤、骨折术后等引起的下肢运动功能障碍的恢复期患者）的下肢康复期，需要辅助设备进行减重支撑的辅助设备。目前在临床上没有太多的训练设备，而且康复需求不断扩大，然而专业康复人员缺乏；一对一模式人力成本高且耗时费力。为解决这些康复训练过程中出现的问题，急需安全、定量、有效及可进行重复训练的新技术。

康复减重步行训练车（下简称减重车）是通过减重支持帮助下肢运动功能障碍的患者进行步行训练的系统。在临床患者康复中期，当患者下肢恢复一定的活动能力，但仍无法支撑身体落地进行独立行走时，需要减重车对身体进行支撑减重，辅助患者实现落地行走的恢复性训练。然而，现有技术中，没有一种能够通过检测距离实现精确直线跟随的康复减重步行训练车。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车及控制方法，保证了减重车与患者协同运动的同步实时性。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，包括控制器、用于检测减重车与患者背部之间距离的距离传感器；

控制器包括距离信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块；

距离信息采集模块接收距离传感器采集的实时距离测量值，得到当前时刻的实时距离值Act_dis，并且通过计算得到当前时刻的实时距离值与设定的绝对距离值Abs_dis之间的距离差值Err_dis；

速度控制模块接收距离差值Err_dis，采用PID算法得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed；

电机驱动模块接收训练车速度值Act_speed并通过控制电机使训练车以Act_speed的速度行驶。

距离差值Err_dis的计算时间、距离差值转化为训练车速度值的计算时间很短，可以忽略不计，这是控制器计算性能保证的；此外，对当前时刻的训练车速度修正值的理解：计算得到当前时刻的训练车速度修正值之后，控制器立刻驱动电机进行训练车速度调整（加速、减速或匀速），在下一时刻到来前，训练车速度已调整至当前时刻的训练车速度修正值Act_speed并保持该速度行驶；而下一时刻，距离传感器又检测新的距离值，得到新的训练车速度值，控制器立刻驱动电机进行训练车速度调整（加速、减速或匀速）以调整至新的训练车速度值，重复以上操作，以此类推。

具体地，当前时刻的训练车速度修正值Act_speed的计算方式如下：

Act_speed=[Kp*Err_dis + Ki*∑Err_dis + Kd*( Err_dis-Last_Err_dis)]/t+ last_speed

式中：Kp、Ki、Kd分别是当前时刻距离差值、距离差值累计和、距离差值变化值的控制参数；Last_Err_dis是上一时刻距离差值。last_speed 为上一时刻的训练车速度修正值，Err_dis为当前时刻距离差值，∑Err_dis为距离差值的累积和，Kp、Ki、Kd是标量，为调试参数，Act_speed、last_speed单位为m/s，Err_dis、Last_Err_dis单位为m。[Kp*Err_dis+ Ki*∑Err_dis + Kd*( Err_dis-Last_Err_dis)]/t的单位为m/s，其中t为通讯周期（优选为10ms(0.01s)，即每隔10ms接收一次距离信息）。

值得一提的是，初始时训练车为停车状态，当患者刚开始起步时，控制器首次监测到距离差值Err_dis，此时采用PID算法得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed即训练车的初始速度，而last_speed则为0，Last_Err_dis也为0。

优选的，所述的减重车包括跟随模式开关；所述的控制器还包括跟随模式切换模块，跟随模式切换模块接收跟随模式开关的开闭信息并使得距离信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块开始工作或停止工作。例如，当按下跟随模式开关（开启），跟随模式切换模块接收到开始跟随的信号，使距离信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块开始工作（可以接收距离值、进行速度计算、驱动电机工作），驱动减重车直线跟随患者。

所述的减重车包括急停开关；所述的控制器还包括急停模块，急停模块接收急停开关的急停信息并使得距离信息采集模块、速度控制模块停止工作，并通过电机驱动模块、电机使减重车制动停车。例如：如果发生任何情况需要制动停车，按下急停按钮启动急停模块，减重车立即停车，以保证安全(即当急停开关被拍下，急停模块检测到急停动作触发，发送指令给电机执行制动，电机立刻停机)。

在跟随模式下，当患者开始行走时，减重车与患者背部之间的实时距离被拉大，控制器接收到当前时刻的实时距离值并将实时距离值与绝对距离值比较以得到距离差值，通过计算得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed，以驱动减重车直线跟随患者；在患者行走过程中，由控制器将减重车与患者之间的实时距离与设定的绝对距离和/或安全距离比较，以调整减重车的行驶速度或确定减重车是否停车；

在患者行走过程中，当检测到减重车与患者之间的实时距离大于绝对距离，控制器驱动减重车加速运动；

当检测到减重车与患者之间的实时距离小于绝对距离，控制器驱动减重车减速运动；

当检测到减重车与患者之间的实时距离等于绝对距离，控制器使减重车保持速度，匀速运动；

当检测到减重车与患者之间的实时距离小于安全距离时，控制器判定患者停止移动，驱动减重车以最大减速度减速停车或紧急制动。

所述的距离传感器安装于减重车上，距离传感器对准患者背部中央且其安装高度与患者背部中央高度相同，患者背部与减重车之间的实时距离为距离传感器与患者背部中央的横向距离。距离传感器的安装高度根据患者身高调节。设置至少两个对准患者背部中央(即正中)的距离传感器。距离信息采集模块接收到至少两个距离传感器采集的实时距离测量值，得到当前时刻的实时距离值Act_dis的具体过程为：取测量值正常的所有距离传感器的测量值的平均值作为实时距离测量值；当所有距离传感器测量值均异常，取上一时刻实时距离测量值作为当前时刻的实时距离测量值。例如，可安装两个距离传感器，作用是校错和提高检测的精度，以防单个传感器检测数值异常。具体情况如下：1.两个传感器测量值均正常，则取平均值Act_dis=(meas_dis1 + meas_dis2)/2，meas_dis1、 meas_dis2分别为第一传感器、第二传感器的测量值；2.其中一个传感器测量值异常，取另一个传感器值；3.两个传感器测量值均异常，取上一时刻测量值。

进一步地，控制器通过CAN总线与距离传感器通讯，以接收实时距离信息。控制器每隔5-15ms（优选10ms）获取一次实时距离信息。

一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车的控制方法，包括如下步骤：

距离信息采集模块接收距离传感器采集的实时距离测量值，得到当前时刻的实时距离值Act_dis，并且通过计算得到当前时刻的实时距离值与设定的绝对距离值Abs_dis之间的距离差值Err_dis；

速度控制模块接收距离差值Err_dis，采用PID算法得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed；

电机驱动模块接收训练车速度值Act_speed并通过控制电机使训练车以Act_speed的速度行驶，从而使减重车始终直线跟随患者；

距离传感器对准患者背部中央且其安装高度与患者背部中央高度相同。

本发明提供的另一个技术方案为：一种通过检测相对位移实现直线跟随的康复减重步行训练车，包括控制器、用于检测减重车与患者背部之间的相对运动的位移检测模块；

控制器包括位移换算模块、速度控制模块、电机驱动模块；

位移换算模块接收位移检测模块采集的减重车与患者背部之间的相对运动信息，并将其换算为减重车与患者背部之间的实时距离值，得到当前时刻的实时距离值Act_dis，并且通过计算得到实时距离值与设定的绝对距离值Abs_dis之间的距离差值Err_dis；

速度控制模块接收距离差值Err_dis，采用PID算法得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed；

电机驱动模块接收训练车速度值Act_speed并控制电机以驱动训练车以Act_speed的速度行驶；

所述的减重车包括跟随模式开关；所述的控制器还包括跟随模式切换模块，跟随模式切换模块接收跟随模式开关的开闭信息并使得位移换算模块、速度控制模块、电机驱动模块开始工作或停止工作；

位移检测模块对准患者背部中央且其安装高度与患者背部中央高度相同。除了相对运动信息需要换算，其它均与第一个技术方案相同。

优选的，位移检测模块为速度传感器、加速度传感器、感应光栅中的一种。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：用距离传感器建立减重车与患者的联系，形成控制闭环，保证了跟随的精确性；距离传感器与控制器的通讯采用CAN总线的方式，数据传输时间短、受干扰概率低、数据传输可靠性高；高性能的控制器和通讯方式使得控制系统能以极短的周期完成数据采集、处理、发送命令等动作，从而保证了减重车与患者协同运动的同步实时性。

本发明中，减重车将距离传感器固定于车体后方（对准患者背部），实时测量传感器与患者的距离值，并通过CAN总线发送给树莓派控制器，控制器实时监测距离变化值，并控制减重车驱动电机同步调整车体位置，从而保证了患者和减重车的协同运动。

同时，减重车通过设置跟随模式开关、急停开关、安全光栅等防护保护措施，以保证患者在任何时刻的绝对安全。

附图说明

图1为本发明的实施方式的原理图；

图2为本发明的实施方式的装置示意图；

图3为底盘驱动装置示意图；

图4为康复减重步行训练车的底盘驱动装置整车示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

减重车是通过减重支持帮助下肢运动功能障碍的患者进行步行训练的系统，该产品具有动态减重功能（即减重车上部设有减重悬吊装置，该装置通过安装于训练车车体的电动绞盘驱动绳索（即减重吊绳）可对患者进行减重，吊绳下端穿过患者所穿减重吊衣的肩部位置并扎紧或以其它方式固定，其为现有技术），具有主动判断患者运动状态的功能（通过控制器、距离传感器等实现），并基于此驱动减重车车体直线跟随患者，达到更方便更好的步行训练的效果。其自带的控制系统包含智能跟随以及多种安全保护功能，可智能识别患者的运动状态，进行实时同步跟随协同运动，从而解放治疗师劳动力，同时保证训练过程中的安全可靠性。

图1为本发明的实施方式的原理图，实际距离: 传感器与患者背部的实际距离；实时距离: 传感器检测到的实时距离；绝对距离: 减重车与患者背部的最佳保持距离；安全距离: 减重车与患者背部的最小距离，例如安全距离=绝对距离-5cm。距离传感器也可以是速度传感器、加速度传感器、感应光栅等，其原理均为检测到运动，然后实时响应动作，区别仅在于需将检测到的运动信息转化为距离变化值；绝对距离可以是一个值，也可以是一个范围，这取决于传感器的测量精度，例如绝对距离可以为患者站立在减重悬吊装置下方并完成减重后、开始运动之前的患者背部正中与距离传感器之间的距离（可以认为其为患者与距离传感器之间的初始距离）；可以取消控制减速的过程，实时距离小于绝对距离就立即停车，这取决于驱动电机的响应速度、制动方式以及制动惯性等。

一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，包括控制器、用于检测减重车与患者背部之间距离的距离传感器；

控制器包括距离信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块；

距离信息采集模块接收距离传感器采集的实时距离测量值，得到当前时刻的实时距离值Act_dis，并且通过计算得到当前时刻的实时距离值与设定的绝对距离值Abs_dis之间的距离差值Err_dis；

速度控制模块接收距离差值Err_dis，采用PID算法得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed；

电机驱动模块接收训练车速度值Act_speed并通过控制电机使训练车以Act_speed的速度行驶。

具体地，当前时刻的训练车速度修正值Act_speed的计算方式如下：

Act_speed=[Kp*Err_dis + Ki*∑Err_dis + Kd*( Err_dis-Last_Err_dis)]/ t+ last_speed

式中：Kp、Ki、Kd分别是当前时刻距离差值、距离差值累计和、距离差值变化值的控制参数；Last_Err_dis是上一时刻距离差值。last_speed 为上一时刻的训练车速度修正值，Err_dis为当前时刻距离差值，∑Err_dis为距离差值的累积和，Kp、Ki、Kd是标量，为调试参数，其具体取值由调试过程确定，Act_speed、last_speed单位为m/s，Err_dis、Last_Err_dis单位为m。

所述的减重车包括跟随模式开关；所述的控制器还包括跟随模式切换模块，跟随模式切换模块接收跟随模式开关的开闭信息并使得距离信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块开始工作或停止工作。

所述的减重车包括急停开关；所述的控制器还包括急停模块，急停模块接收急停开关的急停信息并使得距离信息采集模块、速度控制模块停止工作，并通过电机驱动模块、电机使减重车制动停车。

在跟随模式下，当患者开始行走时，患者背部与减重车之间的实时距离被拉大，控制器接收到当前时刻的实时距离值并将实时距离值与绝对距离值比较以得到距离差值，通过计算得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed，驱动减重车直线跟随患者；在患者行走过程中，由控制器将患者背部与减重车之间的实时距离与设定的绝对距离和/或安全距离比较，以调整减重车的行走速率或确定减重车是否停车；

在患者行走过程中，当检测到患者背部与减重车之间的实时距离大于绝对距离，控制器驱动减重车加速运动；

当检测到患者背部与减重车之间的实时距离小于绝对距离，控制器驱动减重车减速运动；

当检测到患者背部与减重车之间的实时距离等于绝对距离，控制器使减重车保持速度，匀速运动；

当检测到患者背部与减重车之间的实时距离小于安全距离时，控制器判定患者停止移动，驱动减重车以最大减速度减速停车或紧急制动。

所述的距离传感器安装于减重车上，距离传感器对准患者背部中央且其安装高度与患者背部中央高度相同，患者背部与减重车之间的实时距离为距离传感器与患者背部中央（即正中）的横向距离（该横向距离指的是距离传感器与患者背部之间的连线，该连线与训练车前进方向平行）。可设置至少两个对准患者背部中央（可以认为背部中央是一个小的区域，而非一个点，因此可以设两个传感器）的距离传感器；取测量值正常的所有距离传感器的测量值的平均值作为实时距离测量值；当所有距离传感器测量值均异常，取上一时刻实时距离测量值作为当前时刻的实时距离测量值。

控制器通过CAN总线与距离传感器通讯，以接收实时距离信息。控制器每隔5-15ms获取一次实时距离信息。

图2为本发明的实施方式的装置示意图，包括控制器1、距离传感器2、急停开关3、跟随模式开关4、安全光栅5、伺服电机6’、车体8、减重悬吊装置7。急停开关、跟随模式开关均位于减重车的扶手上，方便操作。伺服电机与减重车连接，控制器通过驱动伺服电机以控制减重车行驶速度。其中车体由型材焊接而成用于支撑整车结构；减重悬吊装置由型材焊接成一体，上面安装有起吊绳索及滑轮组，整套装置通过螺栓安装于车体上侧以方便拆卸，当设备转移时需通过较矮门洞时可将此部分拆卸下来，该装置通过安装于车体的电动绞盘驱动绳索（即减重吊绳）可对患者进行减重（减重悬吊装置为现有技术，减重悬吊装置还可以替换为现有技术中其它结构的减重悬吊装置）；驱动装置通过螺栓安装于车体下部，其主要由伺服电机、减速机、同步带轮、同步带、驱动轮及行走轮（行走轮包括前轮和后轮）构成，主要为整车驱动行走提供动力源；安全光栅固定于驱动组件主梁后侧，高度与患者小腿平齐，其主要用于防止减重车发生跟随错误时车体前冲误伤患者，当患者小腿进入安全光栅的测量范围，安全光栅将测量信息传递至控制器，由控制器驱动驱动组件的伺服电机停止运转。

减重车的底盘驱动装置包括左右对称设置的两组驱动组件，所述的驱动组件包括作为支点的铰链轴3’、用于安装铰链轴的连接板10’、分别固定于连接板上的铰链轴两侧的动力驱动机构以及前轮组件；动力驱动机构的重量大于前轮组件的重量，使动力驱动机构的驱动轮5’始终与地面接触(图3)。

两组驱动组件左右对称设置。以上结构中，铰链轴作为支点，动力驱动机构、前轮组件通过铰链轴构成类似跷跷板结构，前轮组件构成跷跷板的一端，动力驱动机构构成跷跷板的另一端。因动力驱动机构一端重量大于前轮组件一端，当动力驱动机构遇到凸起或者凹坑时，在重力作用下驱动轮将始终保持与地面接触状态，从而避免悬空或打滑。

在以上的底盘驱动装置基础上，还可以作如下改进。所述的驱动轮设置于训练车中前部，两组驱动组件的两个驱动轮的中心连线(沿左右方向延伸)与训练车站立位置（待康复人体站立于该位置，待康复人体即患者）的中心连线(沿左右方向延伸，以患者双腿平齐站立于训练车站立位置时患者两腿中心的连线为患者中心连线)重合，使训练车在转弯或掉头时两组驱动组件的两个驱动轮做差速运动从而使训练车以训练车站立位置为中心做旋转运动。

在以上的底盘驱动装置基础上，还可以作如下改进。动力驱动机构包括动力机构、用于将动力机构的动力传递给驱动轮的传动机构、始终与地面接触的所述的驱动轮，驱动轮固定于连接板的后侧。

优选的，所述的动力机构包括伺服电机6’、与伺服电机连接的减速机14’、与伺服电机连接的驱动器7’（即电机驱动器），传动机构包括第二同步带轮11’、同步带12’（即同步齿轮带）、第一同步带轮13’，伺服电机、减速机、第二同步带轮、同步带、第一同步带轮、驱动轮依序连接。每组驱动组件设有一个驱动轮以及两个连接板，驱动轮安装于两连接板之间，图3中，另一侧的连接板被遮挡而没有在图中示出。第二同步带轮与减速机同轴设置，第一同步带轮与驱动轮同轴设置，第一同步带轮与第二同步带轮通过同步带连接。伺服电机、减速机分别通过电机安装板、减速机安装板安装在连接板上，且伺服电机、减速机安装于驱动轮的后方。

在以上的底盘驱动装置基础上，还可以作如下改进。前轮组件包括前轮2’、用于安装前轮的前轮安装板1’，前轮安装板固定于连接板前部。驱动组件还包括固定于主梁后侧的后轮9’。

在以上的底盘驱动装置基础上，还可以作如下改进。所述的连接板中部偏前位置与铰接座通过铰接轴铰接，铰接座4’固定于主梁8’下端，连接板中部偏前位置位于连接板前部与连接板后侧之间。

具体实施例为：

1.控制系统选用树莓派作为控制器，选用一种TFmini激光测距传感器作为距离传感器；

2.设置树莓派通信周期为10ms，即每隔10ms获取一次距离传感器的测量值；

3.当患者穿戴好防护衣（即减重吊衣）完成准备动作并启动跟随模式开关时，树莓派保存当前距离(距离传感器与患者背部的横向距离)作为减重车与患者的绝对距离；

4.当患者迈步向前运动时，由于背部前移，传感器与背部的距离变大；

5.控制器接收当前时刻的实时距离值并将实时距离值与绝对距离值比较以得到距离差值，通过计算得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed，驱动电机开始运行（加速或减速或匀速）；

6.在患者行走过程中，若实时距离大于绝对距离，则减重车加速运动，若实时距离小于绝对距离，则减重车减速运动，若实时距离等于绝对距离，减重车速度保持，匀速运动；训练车速度值Act_speed的计算方式同前所述：

Act_speed=[Kp*Err_dis + Ki*∑Err_dis + Kd*( Err_dis-Last_Err_dis)]/ t+ last_speed

7.当控制器接收到的实时距离小于安全距离时，判定患者停止移动，驱动电机使减重车以最大减速度减速停车或立即停车；

8.在停车动作发生之后，若触发安全光栅，减重车立即停车；

9.在任何时刻，拍下急停开关，减重车立即停车；

10.当患者关闭跟随模式开关，减重车保持停车状态。

本发明通过距离传感器将减重车与患者之间形成一个控制闭环，在整个运动过程中的任意动作都会产生距离值的实时变化，这种通过距离传感器的方式实现减重车与患者的协同运动的方式是本发明的关键点和保护点。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，包括控制器、用于检测减重车与患者背部之间距离的距离传感器；

控制器包括距离信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块；

距离信息采集模块接收距离传感器采集的实时距离测量值，得到当前时刻的实时距离值Act_dis，并且通过计算得到当前时刻的实时距离值与设定的绝对距离值Abs_dis之间的距离差值Err_dis；

速度控制模块接收距离差值Err_dis，采用PID算法得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed；

电机驱动模块接收训练车速度值Act_speed并通过控制电机使训练车以Act_speed的速度行驶；

当前时刻的训练车速度修正值Act_speed的计算方式如下：

Act_speed=[Kp*Err_dis + Ki*∑Err_dis + Kd*( Err_dis-Last_Err_dis)]/t +last_speed

式中：Kp、Ki、Kd分别是当前时刻距离差值、距离差值累计和、距离差值变化值的控制参数；Last_Err_dis是上一时刻距离差值；last_speed为上一时刻的训练车速度修正值，Err_dis为当前时刻距离差值，∑Err_dis为距离差值的累积和，Kp、Ki、Kd是标量，为调试参数，t为通讯周期；

设置至少两个对准患者背部中央的距离传感器；取测量值正常的所有距离传感器的测量值的平均值作为实时距离测量值；当所有距离传感器测量值均异常，取上一时刻实时距离测量值作为当前时刻的实时距离测量值；

当检测到减重车与患者背部之间的实时距离小于安全距离时，控制器判定患者停止移动，驱动减重车以最大减速度减速停车或紧急制动；

所述的康复减重步行训练车还包括底盘驱动装置，所述的底盘驱动装置包括左右对称设置的两组驱动组件，所述的驱动组件包括作为支点的铰链轴、用于安装铰链轴的连接板、分别固定于连接板上的铰链轴两侧的动力驱动机构以及前轮组件；动力驱动机构的重量大于前轮组件的重量，使动力驱动机构的驱动轮始终与地面接触；所述的驱动轮设置于训练车中前部，两组驱动组件的两个驱动轮的中心连线与训练车站立位置的中心连线重合，使训练车在转弯或掉头时两组驱动组件的两个驱动轮做差速运动从而使训练车以训练车站立位置为中心做旋转运动。

2.根据权利要求1所述的一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，所述的减重车包括跟随模式开关；所述的控制器还包括跟随模式切换模块，跟随模式切换模块接收跟随模式开关的开闭信息并使得距离信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块开始工作或停止工作。

3.根据权利要求2所述的一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，所述的减重车包括急停开关；所述的控制器还包括急停模块，急停模块接收急停开关的急停信息并使得距离信息采集模块、速度控制模块停止工作，并通过电机驱动模块、电机使减重车制动停车。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，由控制器将减重车与患者背部之间的实时距离与设定的绝对距离和/或安全距离比较，以调整减重车的行驶速度或确定减重车是否停车；

当检测到减重车与患者背部之间的实时距离大于绝对距离，控制器驱动减重车加速运动；

当检测到减重车与患者背部之间的实时距离小于绝对距离，控制器驱动减重车减速运动；

当检测到减重车与患者背部之间的实时距离等于绝对距离，控制器使减重车保持速度，匀速运动。

5.根据权利要求2所述的一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，所述的距离传感器安装于减重车上，距离传感器对准患者背部中央且其安装高度与患者背部中央高度相同，减重车与患者背部之间的实时距离为距离传感器与患者背部中央的横向距离。

6.根据权利要求2所述的一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，控制器通过CAN总线与距离传感器通讯，以接收实时距离信息；控制器每隔5-15ms获取一次实时距离信息。

7.一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车的控制方法，其特征在于，

距离信息采集模块接收距离传感器采集的实时距离测量值，得到当前时刻的实时距离值Act_dis，并且通过计算得到当前时刻的实时距离值与设定的绝对距离值Abs_dis之间的距离差值Err_dis；

速度控制模块接收距离差值Err_dis，采用PID算法得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed；

电机驱动模块接收训练车速度值Act_speed并通过控制电机使训练车以Act_speed的速度行驶，从而使减重车始终直线跟随患者；

距离传感器对准患者背部中央且其安装高度与患者背部中央高度相同；

当前时刻的训练车速度修正值Act_speed的计算方式如下：

Act_speed=[Kp*Err_dis + Ki*∑Err_dis + Kd*( Err_dis-Last_Err_dis)]/t +last_speed

式中：Kp、Ki、Kd分别是当前时刻距离差值、距离差值累计和、距离差值变化值的控制参数；Last_Err_dis是上一时刻距离差值；last_speed为上一时刻的训练车速度修正值，Err_dis为当前时刻距离差值，∑Err_dis为距离差值的累积和，Kp、Ki、Kd是标量，为调试参数，t为通讯周期；

设置至少两个对准患者背部中央的距离传感器；取测量值正常的所有距离传感器的测量值的平均值作为实时距离测量值；当所有距离传感器测量值均异常，取上一时刻实时距离测量值作为当前时刻的实时距离测量值；

当检测到减重车与患者背部之间的实时距离小于安全距离时，控制器判定患者停止移动，驱动减重车以最大减速度减速停车或紧急制动；

所述的康复减重步行训练车还包括底盘驱动装置，所述的底盘驱动装置包括左右对称设置的两组驱动组件，所述的驱动组件包括作为支点的铰链轴、用于安装铰链轴的连接板、分别固定于连接板上的铰链轴两侧的动力驱动机构以及前轮组件；动力驱动机构的重量大于前轮组件的重量，使动力驱动机构的驱动轮始终与地面接触；所述的驱动轮设置于训练车中前部，两组驱动组件的两个驱动轮的中心连线与训练车站立位置的中心连线重合，使训练车在转弯或掉头时两组驱动组件的两个驱动轮做差速运动从而使训练车以训练车站立位置为中心做旋转运动。

8.一种通过检测相对位移实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，包括控制器、用于检测减重车与患者背部之间的相对运动的位移检测模块；

控制器包括位移换算模块、速度控制模块、电机驱动模块；

位移换算模块接收位移检测模块采集的减重车与患者背部之间的相对运动信息，并将其换算为减重车与患者背部之间的实时距离值，得到当前时刻的实时距离值Act_dis，并且通过计算得到实时距离值与设定的绝对距离值Abs_dis之间的距离差值Err_dis；

速度控制模块接收距离差值Err_dis，采用PID算法得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed；

电机驱动模块接收训练车速度值Act_speed并控制电机以驱动训练车以Act_speed的速度行驶；

所述的减重车包括跟随模式开关；所述的控制器还包括跟随模式切换模块，跟随模式切换模块接收跟随模式开关的开闭信息并使得位移换算模块、速度控制模块、电机驱动模块开始工作或停止工作；

位移检测模块对准患者背部中央且其安装高度与患者背部中央高度相同；

当前时刻的训练车速度修正值Act_speed的计算方式如下：

Act_speed=[Kp*Err_dis + Ki*∑Err_dis + Kd*( Err_dis-Last_Err_dis)]/t +last_speed

式中：Kp、Ki、Kd分别是当前时刻距离差值、距离差值累计和、距离差值变化值的控制参数；Last_Err_dis是上一时刻距离差值；last_speed为上一时刻的训练车速度修正值，Err_dis为当前时刻距离差值，∑Err_dis为距离差值的累积和，Kp、Ki、Kd是标量，为调试参数，t为通讯周期；

设置至少两个对准患者背部中央的距离传感器；取测量值正常的所有距离传感器的测量值的平均值作为实时距离测量值；当所有距离传感器测量值均异常，取上一时刻实时距离测量值作为当前时刻的实时距离测量值；

当检测到减重车与患者背部之间的实时距离小于安全距离时，控制器判定患者停止移动，驱动减重车以最大减速度减速停车或紧急制动；

所述的康复减重步行训练车还包括底盘驱动装置，所述的底盘驱动装置包括左右对称设置的两组驱动组件，所述的驱动组件包括作为支点的铰链轴、用于安装铰链轴的连接板、分别固定于连接板上的铰链轴两侧的动力驱动机构以及前轮组件；动力驱动机构的重量大于前轮组件的重量，使动力驱动机构的驱动轮始终与地面接触；所述的驱动轮设置于训练车中前部，两组驱动组件的两个驱动轮的中心连线与训练车站立位置的中心连线重合，使训练车在转弯或掉头时两组驱动组件的两个驱动轮做差速运动从而使训练车以训练车站立位置为中心做旋转运动。

9.根据权利要求8所述的一种通过检测相对位移实现直线跟随的康复减重步行训练车，其特征在于，位移检测模块为速度传感器、加速度传感器、感应光栅中的一种。

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