CN111803870A - 一种多姿势前庭功能训练平台 - Google Patents

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王永春
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Abstract

本发明公开了一种多姿势前庭功能训练平台，本发明的调节座舱通过磁力驱动装置带动在支撑主轴上旋转，通过调节步进电机能够使调节座椅沿着支撑横梁前后移动，通过调节倾斜驱动电机能够使调节座椅围绕支撑横梁左右各45度旋转，使平台在指定角度内完成最大角加速度不超过某一恒定阈值的旋转运动，从而能够实现飞行中的角加速度、线加速度和科里奥利加速度刺激，能模拟旋转错觉、超重错觉和科里奥利错觉。

Description

一种多姿势前庭功能训练平台
技术领域
本发明属于离心机领域，具体涉及一种多姿势前庭功能训练平台。
背景技术
空间定向障碍是飞行人员在飞行中对飞机和/或自身的空间状态、位置和运动状态及相互关系等发生的错误认识，飞行错觉是其中一种表现形式。虽然经过多年探索，但至今尚未能够从总体水平上把握空间定向障碍问题的发生机制，预防和克服空间定向障碍的方法和措施尚不能完全奏效，空间定向障碍依然是威胁飞行安全的最主要因素之一。
飞行错觉是空间定向障碍中一种最常见的表现形式，而前庭本体性错觉在各种错觉中是总发生率最高、发生面最广的一类错觉。因此，开展前庭功能训练是预防飞行错觉的重要方法。研究显示，健康受试者通过主动地、有针对性地完成旋转等前庭刺激习服，其前庭功能稳定性可得到一定程度的增强。经过前庭习服锻炼后的健康受试者在耐受力和对旋转的敏感度反应上明显增强，经过地面针对性前庭习服锻炼的人群要比飞行人员的前庭敏感性低。
目前飞行员前庭稳定性训练分为主动训练和被动训练，主动训练包括旋梯、滚轮练习、摇头操等；被动训练包括在电动转椅上进行科里奥利加速度刺激训练、在四柱秋千上进行线加速度刺激训练。但是这些方法存在明显不足，一是这些方法不能对训练的刺激强度进行定量控制，二是只能刺激单一的前庭器官(如电动转椅只刺激半规管而四柱秋千只刺激耳石器)。因此，建立一种新型快速、简便、易接受的前庭功能训练系统十分必要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种多姿势前庭功能训练平台，可实现飞行中的角加速度、线加速度和科里奥利加速度刺激，能模拟旋转错觉、超重错觉和科里奥利错觉。
为了达到上述目的，本发明包括固定底座，固定底座上竖向设置有支撑主轴，支撑主轴上套设有磁力驱动装置，磁力驱动装置上横向设置有旋转臂，旋转臂内设置有支撑横梁，支撑横梁上设置有调节座舱，支撑横梁为螺纹杆，调节座舱和脚蹬通过螺纹啮合在支撑横梁上，调节座舱上设置有用于调节调节座舱在支撑横梁上倾斜角度的倾斜驱动电机，以及用于调节调节座舱在支撑横梁上位置的步进电机，旋转臂上设置有摄像头，摄像头朝向调节座舱上的使用者。
调节座舱能够调节坐垫倾角、靠背角度和前后位置。
支撑横梁上设置有控制面板，控制面板连接控制单元，控制单元连接磁力驱动装置、调节座舱和脚蹬。
旋转臂两侧设置有侧护板。
侧护板的前部为流线型。
调节座舱前部设置有脚蹬，脚蹬通过电控定量无级可调磁滞阻尼器提供阻力。
脚蹬的阻力为0-200N。
磁力驱动装置的转速为0—60转。
旋转臂侧面设置有踏板。
与现有技术相比，本发明的调节座舱通过磁力驱动装置带动在支撑主轴上旋转，通过调节步进电机能够使调节座椅沿着支撑横梁前后移动，通过调节倾斜驱动电机能够使调节座椅围绕支撑横梁左右各45度旋转，使平台在指定角度内完成最大角加速度不超过某一恒定阈值的旋转运动，从而能够实现飞行中的角加速度、线加速度和科里奥利加速度刺激，能模拟旋转错觉、超重错觉和科里奥利错觉。
进一步的，侧护板采用低风阻的流线型设计，能够调高本装置的运行效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的示意图；
其中，1、固定底座，2、支撑主轴，3、磁力驱动装置，4、支撑横梁，5、调节座舱，6、脚蹬，7、摄像头，8、控制面板，9、侧护板，10、旋转臂，11、踏板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1和图2，本发明包括固定底座1，固定底座1上竖向设置有支撑主轴2，支撑主轴2上套设有磁力驱动装置3，磁力驱动装置3上横向设置有旋转臂10，旋转臂10内设置有支撑横梁4，旋转臂10侧面设置有踏板11。支撑横梁4上设置有调节座舱5，调节座舱5前部设置有脚蹬6，脚蹬6能够调节阻力，支撑横梁4为螺纹杆，调节座舱5和脚蹬6通过螺纹啮合在支撑横梁4上，调节座舱5上设置有用于调节调节座舱5在支撑横梁4上倾斜角度的倾斜驱动电机，以及用于调节调节座舱5在支撑横梁4上位置的步进电机，旋转臂10上设置有摄像头7，摄像头7朝向调节座舱5上的使用者。调节座舱5能够调节坐垫倾角、靠背角度和前后位置。支撑横梁4上设置有控制面板8，控制面板8连接控制单元，控制单元连接磁力驱动装置3、调节座舱5和脚蹬6。旋转臂10两侧设置有侧护板9。侧护板9的前部为流线型。
脚蹬6通过电控定量无级可调磁滞阻尼器提供阻力。脚蹬6的阻力为0-200N。磁力驱动装置3的转速为0—60转。
本发明由支撑主轴2支撑，在动力作用下以支撑主轴2为圆心沿水平地面做回转转动，回转转动动力源来自磁力驱动装置3，采用变频调速系统进行速度调节，支撑主轴2的最终转速为每分钟0—60转连续可调。调节座舱5前部设置有脚蹬2，脚蹬2作为下肢肌力训练系统及计量机构，脚蹬6阻力由电控定量无级可调磁滞阻尼器提供，脚蹬6往复阻力锻炼配有惯性系统以增加锻炼舒适性。刹车由电控静音刹车系统提供。通过倾斜驱动电机的转动，能够调节调节座舱5在支撑横梁4上的倾斜角度，通过调节步进电机转动方向，能够使支撑横梁4上的调节座舱5和脚蹬6在螺纹杆上进行前后位置的调节。离心机转动部分控制系统由交流220V供电，同时转动系统提供其它设备所需的220V供电电源。旋转运动试验台两舱均采用半封闭结构设计，座椅靠背角度和前后位置可调节，旋转运动试验台舱体在充分保障实验人员安全的前提下采用低风阻结构设计，实验人员通过佩戴眼罩完成实验。旋转运动试验台内分别安装一套摄像监控系统，并通过传输系统将图像信号传递到监控工作台。脚踏6阻力和回转转速通过传输系统传递到监控工作台液晶显示器进行显示。
在模拟科里奥利错觉方面，系统控制电机进行定速旋转的同时，控制另一电机使可移动座舱按设定速度沿转动臂向轴心运动模拟科里奥利错觉产生的条件，利用角速度测量系统判断是否在第三轴向上产生科里奥利加速度。
训练时，两名受训者分别坐在多姿势前庭功能综合训练平台的两个可移动座舱里，通过控制系统设定参数可分别进行角加速度、线加速度和科里奥利加速度的刺激训练。通过设定旋转速度、座舱轴线方向移动速度等可确定加速度刺激强度。
系统地面操作控制台由主控制箱、控制计算机(PC机)和图像监控显示器组成，负责系统的电控操作，包括试验台的转动和停止，转速的调节控制，各种参数和状态显示器进行显示等。地面操作控制台的控制方式可分为自动和手动两种工作模式。手动工作模式下，旋转运动平台的工作状态由地面操作控制台及试验者自己(高优先级)控制，地面操作控制台负责数据监控和记录存储。自动工作模式下，可通过控制计算机对工作过程和相关数据进行程序编程设定，地面操作控制台将会按照所设定的程序自动运行，并负责数据监控和记录存储，这时运动旋转平台的试验者只能进行停止操作(设定为最高优先级)。检测系统由运动旋转平台内安装的一套摄像监控系统、生理参数检测仪等组成，其中摄像监控系统传输系统、生理参数检测仪可以将图像信号和生理信号实时传递到监控工作台，准确记录训练过程中人体的各项生理指标。

Claims (9)

1.一种多姿势前庭功能训练平台，其特征在于，包括固定底座(1)，固定底座(1)上竖向设置有支撑主轴(2)，支撑主轴(2)上套设有磁力驱动装置(3)，磁力驱动装置(3)上横向设置有旋转臂(10)，旋转臂(10)内设置有支撑横梁(4)，支撑横梁(4)上设置有调节座舱(5)，支撑横梁(4)为螺纹杆，调节座舱(5)和脚蹬(6)通过螺纹啮合在支撑横梁(4)上，调节座舱(5)上设置有用于调节调节座舱(5)在支撑横梁(4)上倾斜角度的倾斜驱动电机，以及用于调节调节座舱(5)在支撑横梁(4)上位置的步进电机，旋转臂(10)上设置有摄像头(7)，摄像头(7)朝向调节座舱(5)上的使用者。
2.根据权利要求1所述的一种多姿势前庭功能训练平台，其特征在于，调节座舱(5)能够调节坐垫倾角、靠背角度和前后位置。
3.根据权利要求1所述的一种多姿势前庭功能训练平台，其特征在于，支撑横梁(4)上设置有控制面板(8)，控制面板(8)连接控制单元，控制单元连接磁力驱动装置(3)和调节座舱(5)。
4.根据权利要求1所述的一种多姿势前庭功能训练平台，其特征在于，旋转臂(10)两侧设置有侧护板(9)。
5.根据权利要求4所述的一种多姿势前庭功能训练平台，其特征在于，侧护板(9)的前部为流线型。
6.根据权利要求1所述的一种多姿势前庭功能训练平台，其特征在于，调节座舱(5)前部设置有脚蹬(2)，脚蹬(6)通过电控定量无级可调磁滞阻尼器提供阻力。
7.根据权利要求1或6所述的一种多姿势前庭功能训练平台，其特征在于，脚蹬(6)的阻力为0-200N。
8.根据权利要求1所述的一种多姿势前庭功能训练平台，其特征在于，磁力驱动装置(3)的转速为0—60转。
9.根据权利要求1所述的一种多姿势前庭功能训练平台，其特征在于，旋转臂(10)侧面设置有踏板(11)。
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