CN113520802B - 肢体康复训练设备以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开肢体康复训练设备以及控制方法,其中所述肢体康复训练设备的控制方法包括:检测肢体康复训练设备在带动用户肢体康复训练时,提放绳受到用户施加的拉力大小;根据当前用户康复训练工作的参数、用户施加拉力大小和预设的轨迹修正量之间的模型关系,确定所述肢体康复训练设备在轨迹修正后的工作的参数;根据修正后的工作的参数控制所述肢体康复训练设备工作。

Description

肢体康复训练设备以及控制方法
技术领域
本发明涉及一种康复训练时设备,尤其涉及肢体康复训练设备以及控制方法。
背景技术
生活中诸多的脑卒用户在完成治疗后,用户的肢体活动就会收到影响。这时就需要通过康复训练进行恢复治疗,尤其是对于下肢受影响的用户来说,如果活动范围和活动量控制不好,不仅达不到康复训练的效果,反而会加重用户的伤情。
公开号为CN110623816A的专利中记载了一种悬吊式下肢康复训练机器人,其通过两根吊绳吊起躺下的用户下肢,随后通过控制悬吊式下肢康复训练机器人,以带动用户的下肢按照预定的活动轨迹进行活动。尽管其能够对用户下肢进行康复训练,但是其也存在着不足之处。
首先,公开号为CN110623816A的专利公开的技术方案只能机械地按照设定的方式,以预定的运动轨迹带动用户的下肢活动。而随着用户的下肢在经过预定时间的康复治疗后,用户的下肢的伤情状况会有所好转,此时,如果还是按照之前设定的轨迹带动用户下肢活动的话,无法更好地使用户的下肢康复。换句话说,一开始用户的伤情严重,用户的肢体活动幅度和速率不易过大,但是随着用户的伤情逐渐好转,用户的下肢活动范围和速率需要增大,此时如果再按照之前的运动轨迹对用户进行康复训练,则势必使用户无法得到适宜的康复训练。
其次,公开号为CN110623816A的专利公开的技术方案中的所述吊式下肢康复训练机器人无法与用户进行交互,具体地说,当吊式下肢康复训练机器人活动使用户不适时,用户通常只能忍受或操作停止按钮,进而使吊式下肢康复训练机器人停机。脑卒用户通常反应比正常人反应更慢,因此,这对脑卒用户来说,势必会带来安全隐患。
发明内容
本发明的一个优势在于提供肢体康复训练设备以及控制方法,其中所述肢体康复训练设备能够与用户进行交互,以获取用户的运动意图,从而适当地调整带动用户肢体运动的运动轨迹,其中肢体可以是下肢或下肢,其中用户肢体运动的轨迹可以是肢体的小腿相对于大腿的屈伸轨迹、大腿相对于髋部的摆动等。
本发明的另一个优势在于提供肢体康复训练设备以及控制方法,其中所述肢体康复训练设备能够根据用户的康复进展适当地调整带动用户肢体运动的运动轨迹,从而能够使用户更快更好地恢复。
本发明的另一个优势在于提供肢体康复训练设备以及控制方法,其中所述肢体康复训练设备能够防止所述肢体康复训练设备过度地拉伸用户的肢体,以能够在一定程度上保护用户的肢体。
为达到本发明以上至少一个优势,本发明提供肢体康复训练设备的控制方法,其中所述肢体康复训练设备的控制方法包括:
检测肢体康复训练设备在带动用户肢体康复训练时,提放绳受到用户施加的拉力大小;
根据当前用户康复训练工作的参数、用户施加拉力大小和预设的轨迹修正量之间的模型关系,并且确定所述肢体康复训练设备在轨迹修正后的工作的参数;和
根据修正后的工作的参数控制所述肢体康复训练设备工作。
根据本发明一实施例,所述轨迹修正量为Δxd,当前用户康复训练工作的参数、用户施加拉力大小和预设的轨迹修正量之间的模型为:
其中,Δt表示轨迹修正周期;m为质量参数;d为阻尼参数;k为弹性参数;为当前加速度;/>为当前速度;xc为当前位置;Fa=Fr-F0,F0为康复训练开始时,所述提放绳的拉力,Fr为训练过程中检测到的拉力,Fa为用户施加的拉力大小。
根据本发明的另一个方面,本发明提供肢体康复训练设备,所述康复训练设备包括:
一设备主体,其中所述设备主体具有一低端部和高于所述低端部的一高端部;
一驱摆组件,所述驱摆组件包括一驱摆部件和一转动轴,其中所述转动轴被可转动地连接于所述驱摆部件,且所述转动轴被设置沿竖直方向延伸,并可转动地安装在所述设备主体的所述高端部;
一肢体带动组件,所述肢体带动组件包括一安装主体和一提放单元,其中所述提放单元包括一提放绳和一带动构件,所述安装主体被连接于所述转动轴,且所述安装主体被设置沿水平方向延伸,所述提放绳以能够被所述带动构件带动而竖直升降的方式设置于所述安装主体;
至少一传感器,用以检测在所述肢体康复训练设备工作时,所述提放绳受到用户施加的拉力大小;
一控制器,其中所述传感器被电连接于所述控制器,其中所述驱摆部件被可控制地连接于所述控制器,其中所述控制器被设置执行如上所述肢体康复训练设备的控制方法,以控制所述驱摆部件和所述带动构件。
根据本发明一实施例,所述低端部和所述高端部之间的间距被设置可调。
根据本发明一实施例,所述设备主体包括一设备本体和自所述设备本体的顶部沿水平方向延伸的一横向安装部,其中所述横向安装部上远离所述设备本体的端部形成所述高端部,所述设备本体的底部形成所述低端部,所述肢体带动组件通过所述驱摆组件被可摆动地安装于所述横向安装部上远离所述设备本体的端部。
根据本发明一实施例,所述带动构件包括一驱动单元、一丝杆、一限位导轨以及一牵引块,所述丝杆被可绕水平方向转动地安装于所述安装主体,且被可转动地连接于所述驱动单元,所述限位导轨与所述丝杆平行地设置在所述安装主体,所述牵引块被可滑动地设置于所述限位导轨,且螺纹套接于所述丝杆,所述提放绳的上端部被连接于所述牵引块,其中所述驱动单元被可控制地连接于所述控制器。
根据本发明一实施例,所述带动构件包括一导向轮,其中所述导向轮被可转动地安装于所述安装主体,并保持在所述提放绳延伸的路径上。
根据本发明一实施例,所述肢体带动组件包括一助动单元,所述助动单元包括一被动绳,所述被动绳被悬吊于所述安装主体,且与所述提放绳保持竖直的部分间隔预定距离。
根据本发明一实施例,所述肢体带动组件包括一滑动引导单元,其中所述滑动引导单元包括一引导主体、一动力构件、一滑动构件以及与所述安装主体延伸方向平行且设置于所述引导主体的一滑动导轨,所述安装主体被连接于所述滑动构件,所述滑动构件可滑动地设置于所述滑动导轨,且可被所述动力构件驱动而沿着所述滑动导轨滑动。
附图说明
图1示出了本发明所述肢体康复训练设备的立体图。
图2示出了本发明所述肢体康复训练设备的部分结构示意图。
图3示出了本发明所述肢体康复训练设备的肢体带动组件部分结构的示意图。
图4示出了本发明所述肢体康复训练设备的所述提放单元部分结构示意图。
图5示出了本发明所述肢体康复训练设备的引导单元的部分结构示意图。
图6示出了本发明所述肢体康复训练设备被用户用以髋关节内外收展训练时的示意图。
图7示出了本发明所述肢体康复训练设备被用户用以髋关节内外收展训练时在一坐标系中的轨迹示意图。
图8示出了本发明所述肢体康复训练设备被用户用以仰卧位的屈髋屈膝训练时的示意图。
图9示出了本发明所述肢体康复训练设备被用户用以仰卧位的屈髋屈膝训练时在一坐标系中的轨迹示意图。
图10示出了本发明所述肢体康复训练设备被用户用以仰卧位的伸髋屈膝训练时在一坐标系中的轨迹示意图。
图11示出了本发明所述肢体康复训练设备被用户用以俯卧位髋关节后伸训练时在一坐标系中的轨迹示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是,在本发明的揭露中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系,其仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是,术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”,即在一个实施例中,一个元件的数量可以为一个,而在另外的实施例中,该元件的数量可以为多个,术语“一”不能理解为对数量的限制。
参考图1至图11,依本发明一较佳实施例的肢体康复训练设备将在以下被详细地阐述,其中所述肢体康复训练设备包括一设备主体10、一驱摆组件20和一肢体带动组件30。
所述设备主体10具有一低端部101和高于所述低端部101的一高端部102。所述肢体带动组件30通过所述驱摆组件20被可摆动地安装于所述设备主体10的所述高端部102,以使所述肢体带动组件30能够相对于所述设备主体10的所述高端部102转动。
可以理解的是,由于所述高端部102和所述低端部101之间形成了高度差,因而预留了预定大小的竖直空间,进而便于用户在后续需要借助所述肢体康复训练设备训练时,不会因为竖直空间太小而磕碰到所述肢体康复训练设备。
作为优选地,所述低端部101和所述高端部102的间距被设置可调。具体在一个示例中,所述设备主体10设有一升降单元,其中所述升降单元被设置在所述设备主体10,并且所述升降单元形成的一升降部定义所述高端部102,这样一来,就实现了所述低端部101和所述高端部102的间距被设置可调。本领域技术人员能够理解的是,所述升降单元可以被实施为气缸、液压缸以及带有电机和丝杆结构等,本发明不受此方面的限制。
值得一提的是,当所述低端部101和所述高端部102的间距被设置可调时,所述高端部102和所述低端部101之间预留的竖直空间便能够调整,进而更便于用户使用所述肢体康复训练设备。
同样作为优选地,所述设备主体10包括一设备本体11和自所述设备本体11的顶部沿水平方向延伸的一横向安装部12,其中所述横向安装部12上远离所述设备本体11的端部形成所述高端部102,所述设备本体11的底部形成所述低端部101。所述肢体带动组件30通过所述驱摆组件20被可摆动地安装于所述横向安装部12上远离所述设备本体11的端部。这样一来,所述肢体带动组件30在后续带动用户肢体水平活动时,就不会使用户的肢体触碰到所述设备主体10。换句话说,所述横向安装部12的形成,为所述肢体带动组件30的水平活动预留了充足的水平空间,因而使得所述肢体康复训练设备能够适于肢体水平活动范围不同的用户使用。进一步优选地,所述设备本体11的底部设置有滚轮,以便所述肢体康复训练设备的移动。同样作为优选地,所述设备本体11上还设有扶手,供用户推动所述肢体康复训练设备。
进一步地,所述驱摆组件20包括一驱摆部件21和一转动轴22,其中所述转动轴22被可转动地连接于所述驱摆部件21,且所述转动轴22被设置沿竖直方向延伸,并可转动地安装在所述设备主体10的所述高端部102。
此外,所述肢体带动组件30被安装于所述转动轴,以能够随着所述转动轴22的转动而转动。正是如此,后续用户的肢体被穿戴于所述肢体带动组件30后,随着所述肢体带动组件30连同所述转动轴22转动,用户的肢体能够在水平面内摆动。由此,所述肢体康复训练设备能够用于对用户的肢体摆动进行康复训练,尤其适于用户的大腿绕着髋关节摆动。
优选地,所述驱摆部件21可以被设置为包括电机。更优选地,所述驱摆部件21被设置还包括减速器、联轴器以及轴承等。
优选地,所述驱摆部件21被隐藏于所述横向安装部12,这样一来,不仅能够美化所述肢体康复训练设备的外观,而且还可以防止所述驱摆组件20与外界物体碰撞而被撞坏。
所述肢体带动组件30包括一安装主体31和一提放单元32,其中所述提放单元32包括一提放绳321和一带动构件322,所述安装主体31被连接于所述转动轴22,且所述安装主体31被设置沿水平方向延伸。
优选地,所述安装主体31的延伸方向与所述横向安装部12的延伸方向垂直,这样一来,不仅能够在所述设备主体10的所述低端部101和所述高端部102之间预留充足的活动空间,还能够减小所述肢体康复训练设备整体所占的空间。
进一步地,所述提放绳321以能够被所述带动构件322带动而竖直升降的方式设置于所述安装主体31。所述提放绳321的低端被设置用于连接肢体绑带,如膝关节绑带、髋关节绑带、肘关节绑带等,进而用于起吊用户的肢体。值得一提的是,所述提放绳321尤其适于连接于一膝关节绑带或一髋关节绑带,以便于通过所述膝关节绑带连接用户的膝关节。
值得一提的是,当用户的大腿需要相对于髋关节做舒展运动时,可以通过所述提放单元32的所述提放绳321提拉或下放固定于用户膝关节处的膝关节绑带,从而能够使用户的大腿相对于用户髋关节做舒展运动。优选地,所述提放绳321被设置为钢丝绳。
在一个实施例中,所述带动构件322被设置包括一驱动单元3221,其中所述提放绳321被可收卷地连接于所述驱动单元3221的旋转轴,以当所述提放绳321被所述驱动单元3221引导而收卷或释放时,被连接于所述提放绳3221的低端的肢体绑带在竖直方向上的高度能够被调整。
在另一个实施中,所述带动构件322包括一驱动单元3221、一丝杆3222、一限位导轨3223以及一牵引块3224。所述丝杆3222被可绕水平方向转动地安装于所述安装主体31,且被可转动地连接于所述驱动单元322。所述限位导轨3223与所述丝杆3222平行地设置在所述安装主体31。所述牵引块3224被可滑动地设置于所述限位导轨3223,且螺纹套接于所述丝杆3222。
此外,所述提放绳321的上端部被连接于所述牵引块3224。由此,当所述丝杆3222被驱动而旋转时,所述牵引块3224被所述丝杆3222带动沿着所述限位导轨3223滑动。相应地,所述提放绳321由于被所述牵引块3224带动,因此,被连接于所述提放绳3221的低端的肢体绑带所处高度将被调整。也就是说,被实施为包括所述驱动单元3221、所述丝杆3222、所述限位导轨3223以及所述牵引块3224的所述带动构件322,能够将所述牵引块3224水平方向的位移转换为被连接于所述提放绳3221的低端的肢体绑带竖直方向的位移。可以理解的是,由于所述牵引块3224的位移是通过所述丝杆3222转动的圈数控制的,而所述丝杆3222转动的圈数能够被精确控制,且所述牵引块3224移动的位移精确度也比较高,因此,被连接于所述提放绳3221的低端的肢体绑带的升降距离更加精确,并且升降更加稳定。
优选地,所述丝杆3222沿着所述安装主体31的延伸方向设置。
进一步地,所述带动构件322被隐藏地安装于所述安装主体31形成的一安装腔3101中,且所述安装主体31的底部形成与所述安装腔3101连通的一窗口3102,供所述提放绳321伸出,进而使被连接于所述提放绳3221的低端的肢体绑带能够被连接于用户的肢体。
作为优选地,所述带动构件322还包括一导向轮3225,其中所述导向轮3225被可转动地安装于所述安装主体31,并位于所述提放绳321延伸的路径上,以在所述提放绳321在被收卷和释放时,减少所述提放绳321受到的摩擦力,进而提高所述提放绳321的使用寿命。
进一步地,所述肢体带动组件30还包括一助动单元33。所述助动单元33包括一被动绳331。所述被动绳331被悬吊于所述安装主体31,且与所述提放绳321保持竖直的部分间隔预定距离。
如此一来,所述被动绳331和所述提放绳321可用以分别连接用户肢体的不同部位。
如图6和图7所示,比如说,当用户需要进行髋关节内外收展训练时,可以首先将用户的髋关节在竖直方向上与所述转动轴22对准,随后可以将连接于所述被动绳331低端的踝关节绑带和连接于所述提放绳321低端的膝关节绑带分别固定用户的踝关节和膝关节,并通过所述驱摆部件21驱动所述转动轴22转动,进而使得所述被动绳331和所述提放绳321能够同时带动用户的下肢摆动。这样一来,就可以使用户能够得到康复训练。
值得一提的是,如果用户的大腿长度为L1,小腿长度为L2,用户的髋关节旋转角度θ=ωt。为了避免用户受伤,设置为0<θ<π/4,其中ω是角速度,t是时间,通过给定的角速度,从而能够控制用户髋关节内外收展训练的轨迹。
所述助动单元33还包括一导向轴332和一导绳块333,其中所述导向轴332的轴向被设置与所述安装主体31的延伸方向平行。所述导绳块333被可滑动地安装于所述导向轴332。所述被动绳331的上端被固定于所述导绳块333,以使所述被动绳331能够被所述导绳块333带动而沿着所述导向轴332的轴向滑动。
值得一提的是,在所述被动绳331的上端被所述导绳块333带动而沿着轴向滑动时,所述被动绳331和所述提放绳321之间的水平间距能够被调整。这样一来,能够使所述肢体康复训练设备适于不同肢体长度的用户的使用。
进一步地,所述肢体带动组件30还包括一滑动引导单元34,其中所述滑动引导单元34包括一引导主体341、一动力构件342、一滑动构件343以及与所述安装主体31延伸方向平行设置的一滑动导轨344。所述安装主体31被连接于所述滑动构件343。所述滑动构件343可滑动地设置于所述滑动导轨344,且可被所述动力构件342驱动而沿着所述滑动导轨344滑动。所述滑动导轨342被设置于所述引导主体341。
可以理解的是,所述动力构件342被设置包括一电机和丝杠,其中所述丝杠的丝杆与所述滑动导轨344的延伸方向平行。
值得一提的是,当所述滑动构件343被所述动力构件342驱动而沿着所述滑动导轨344滑动时,所述安装主体31将被带动而同步地沿着所述滑动导轨344滑动。这样一来,安装于所述安装主体31上的所述提放绳321和所述被动绳331将都同步地沿着所述安装主体31延伸的方向运动。
因此,当需要通过所述肢体康复训练设备进行仰卧位的屈髋屈膝训练时,只需要将所述提放绳321通过膝关节绑带固定用户的膝关节,将所述被动绳331通过踝关节绑带固定用户的踝关节,随后通过驱动所述提放绳321的下端上升,并与此同时驱动所述滑动构件343沿着所述滑动导轨344滑动,以使所述滑动构件343带动所述安装主体31相对于所述引导主体341沿所述安装主体31延伸的方向朝向所述转动轴22滑动,进而使得用户的膝关节被提升,与此同时,用户的小腿相对于大腿弯曲。如图8和图9所示。
此时,如果以用户髋关节的旋转中心H为原点,用户仰卧时,下肢作为空间X轴,竖直方向为Z轴。初始状态时,用户的膝关节、踝关节以及髋关节均在X轴上,训练时用户膝关节以H为圆心,以大腿长L1为半径画圆弧轨迹,若用户髋关节的旋转角度θ=ωt,其中ω是角速度,t是时间,则根据三角函数即可实时计算出膝关节绑带4和踝关节绑带3在竖直面(X轴和Z轴所构成的平面)内的坐标值。
此外,膝关节绑带4的轨迹应满足:
k(x)=L1cos(wt);其中,0<ωt<90°;
K(z)=L1sin(wt),其中,0<ωt<90°;
踝关节绑带3的运动轨迹应满足:
其中,0<ωt<90°;
A(z)=0。
如图10所示,进一步地,当用户需要通过所述肢体康复训练设备进行仰卧位的伸髋屈膝训练时,可以将连接于所述被动绳331低端的膝关节绑带连接于用户的膝关节,可以将连接于所述提放绳321低端的髋关节绑带连接于用户的髋关节。
此时,用户仰卧,并且用户双下肢膝关节曲,髋关节绑带绑缚于用户的髋关节旋转中心H,髋关节旋转中心H与所述设备主体10在X轴方向的距离为L0,髋关节旋转中心以用户大腿长L1为半径,以膝关节为圆心做圆弧运动,假设该圆弧运动的角速度为ω,则膝关节的旋转角为θ=ωt,则根据三角函数即可实时计算出髋关节绑带在竖直面(X轴和Z轴所构成的平面)内的坐标值。
此外,髋关节绑带的运动轨迹满足:
其中/>
H(z)=L1 sin(wt)+L2,其中,
如图11所示,进一步地,当用户需要通过所述肢体康复训练设备进行俯卧位髋关节后伸训练时,设置于所述提放绳321的低端的踝关节绑带被连接于用户的踝关节,所述转动轴22与用户的髋关节旋转中心H对准。假设用户的大腿长度为L1,小腿长度为L2。在运动之前,用户下肢延伸方向为X轴,竖直方向为Z轴。初始状态时用户膝关节、踝关节以及髋关节均在X轴上,训练时用户踝关节以膝关节为圆心,小腿长L2为半径画圆弧,用户膝关节旋转角度θ=ωt,其中ω是角速度,t是时间,则根据三角函数即可实时计算出踝关节绑带3在竖直面(X轴和Z轴所构成的平面)内的坐标值。
此外,踝关节绑带的运动轨迹满足:
A(x)=L2cos(wt)+L1,其中,0<ωt<90°;
A(z)=L2sin(wt),其中,0<ωt<90°。
进一步地,所述肢体康复训练设备还包括一传感器40和一控制器50,其中所述传感器40被设置于所述安装主体31,用以检测所述提放绳321的收到的拉力。所述传感器40被可通信地连接于所述传感器50。所述驱摆部件21、所述驱动单元3221以及所述动力构件342被可控制地连接于所述控制器50。
当用户在进行康复训练时,所述传感器40被设置能够检测用户主动拉动所述提放绳321的力,从而形成相应的检测信号,以预测用户的运动意图。所述控制器50基于所述检测信号,进而按照预定的方式确定康复训练轨迹的修正量,并相应地调控所述驱摆部件21、所述驱动单元3221以及所述动力构件342,进而调整康复训练的轨迹。
根据本发明的另一个方面,本发明还提供肢体康复训练设备的控制方法,其中所述肢体康复训练设备的控制方法包括:
S1001,检测所述肢体康复训练设备在带动用户肢体康复训练时,所述提放绳321受到用户施加的拉力大小;
S1002,根据当前用户康复训练工作的参数、用户施加拉力大小和预设的轨迹修正量之间的模型,并且确定所述肢体康复训练设备在轨迹修正后的工作的参数;和
S1003,根据修正后的工作的参数控制所述肢体康复训练设备工作。
具体地,在所述步骤S1002中,所述轨迹修正量为Δxd,且
其中,Δt表示轨迹修正周期,m为质量参数;d为阻尼参数;k为弹性参数;为当前加速度;/>为当前速度;xc为当前位置;Fa=Fr-F0,F0为康复训练开始时,所述提放绳的拉力,Fr为训练过程中检测到的拉力,Fa为用户施加的拉力大小。
相应地,修正后,所述肢体康复训练设备运动时,用户期望位置xd=xc+Δxd。这样一来,在用户进行康复训练时,可以通过检测用户的主动意图,修改用户肢体康复训练的轨迹,进而使用户康复训练设备在带动用户的肢体进行康复训练时,使用户更加舒适,以使用户肢体更快更好地恢复。
本领域的技术人员应理解,上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的优势已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明,在没有背离所述原理下,本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (8)

1.肢体康复训练设备,其特征在于,所述康复训练设备包括:
一设备主体,其中所述设备主体具有一低端部和高于所述低端部的一高端部;
一驱摆组件,所述驱摆组件包括一驱摆部件和一转动轴,其中所述转动轴被可转动地连接于所述驱摆部件,且所述转动轴被设置沿竖直方向延伸,并可转动地安装在所述设备主体的所述高端部;
一肢体带动组件,所述肢体带动组件包括一安装主体和一提放单元,其中所述提放单元包括一提放绳和一带动构件,所述安装主体被连接于所述转动轴,且所述安装主体被设置沿水平方向延伸,所述提放绳以能够被所述带动构件带动而竖直升降的方式设置于所述安装主体;
至少一传感器,用以检测在所述肢体康复训练设备工作时,所述提放绳受到用户施加的拉力大小;
一控制器,其中所述传感器被电连接于所述控制器,其中所述驱摆部件被可控制地连接于所述控制器,其中所述控制器被设置执行如下肢体康复训练设备的控制方法,以控制所述驱摆部件和所述带动构件,其中所述肢体康复训练设备的控制方法包括:
检测肢体康复训练设备在带动用户肢体康复训练时,提放绳受到用户施加的拉力大小;
根据当前用户康复训练工作的参数、用户施加拉力大小和预设的轨迹修正量之间的模型关系,并且确定所述肢体康复训练设备在轨迹修正后的工作的参数;和
根据修正后的工作的参数控制所述肢体康复训练设备工作;
所述轨迹修正量为Δxd,当前用户康复训练工作的参数、用户施加拉力大小和预设的轨迹修正量之间的模型为:
其中,Δt表示轨迹修正周期,m为质量参数;d为阻尼参数;k为弹性参数;为当前加速度;/>为当前速度;xc为当前位置;Fa=Fr-F0,Fo为康复训练开始时,所述提放绳的拉力,Fr为训练过程中检测到的拉力,Fa为用户施加的拉力大小。
2.根据权利要求1所述肢体康复训练设备,其特征在于,所述低端部和所述高端部之间的间距被设置可调。
3.根据权利要求1所述肢体康复训练设备,其特征在于,所述设备主体包括一设备本体和自所述设备本体的顶部沿水平方向延伸的一横向安装部,其中所述横向安装部上远离所述设备本体的端部形成所述高端部,所述设备本体的底部形成所述低端部,所述肢体带动组件通过所述驱摆组件被可摆动地安装于所述横向安装部上远离所述设备本体的端部。
4.根据权利要求1至3中任一所述肢体康复训练设备,其特征在于,所述带动构件包括一驱动单元、一丝杆、一限位导轨以及一牵引块,所述丝杆被可绕水平方向转动地安装于所述安装主体,且被可转动地连接于所述驱动单元,所述限位导轨与所述丝杆平行地设置在所述安装主体,所述牵引块被可滑动地设置于所述限位导轨,且螺纹套接于所述丝杆,所述提放绳的上端部被连接于所述牵引块,其中所述驱动单元被可控制地连接于所述控制器。
5.根据权利要求4所述肢体康复训练设备,其特征在于,所述带动构件包括一导向轮,其中所述导向轮被可转动地安装于所述安装主体,并保持在所述提放绳延伸的路径上。
6.根据权利要求1至3中任一所述肢体康复训练设备,其特征在于,所述肢体带动组件包括一助动单元,所述助动单元包括一被动绳,所述被动绳被悬吊于所述安装主体,且与所述提放绳保持竖直的部分间隔预定距离。
7.根据权利要求6所述肢体康复训练设备,其特征在于,所述肢体带动组件包括一滑动引导单元,其中所述滑动引导单元包括一引导主体、一动力构件、一滑动构件以及与所述安装主体延伸方向平行且设置于所述引导主体的一滑动导轨,所述安装主体被连接于所述滑动构件,所述滑动构件可滑动地设置于所述滑动导轨,且可被所述动力构件驱动而沿着所述滑动导轨滑动。
8.根据权利要求1至3中任一所述肢体康复训练设备,其特征在于,所述肢体带动组件包括一滑动引导单元,其中所述滑动引导单元包括一引导主体、一动力构件、一滑动构件以及与所述安装主体延伸方向平行且设置于所述引导主体的一滑动导轨,所述安装主体被连接于所述滑动构件,所述滑动构件可滑动地设置于所述滑动导轨,且可被所述动力构件驱动而沿着所述滑动导轨滑动。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004081576A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Yaskawa Electric Corp リハビリテーション支援装置
CN105974797A (zh) * 2016-07-01 2016-09-28 厦门大学 考虑弹性影响与补偿的绳牵引并联机器人运动控制方法
CN109091818A (zh) * 2017-09-15 2018-12-28 中山大学 基于导纳控制的绳牵引上肢康复机器人的训练方法及系统
CN109589556A (zh) * 2018-11-29 2019-04-09 广州晓康医疗科技有限公司 基于虚拟现实环境双人协同上肢康复训练系统及评估方法
CN110623816A (zh) * 2019-11-06 2019-12-31 上海卓道医疗科技有限公司 一种悬吊式下肢康复训练机器人
CN112274865A (zh) * 2020-10-30 2021-01-29 中国科学院自动化研究所 下肢康复机器人的按需辅助自适应控制方法和系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180326243A1 (en) * 2015-11-24 2018-11-15 École De Technologie Supérieure A cable-driven robot for locomotor rehabilitation of lower limbs

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004081576A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Yaskawa Electric Corp リハビリテーション支援装置
CN105974797A (zh) * 2016-07-01 2016-09-28 厦门大学 考虑弹性影响与补偿的绳牵引并联机器人运动控制方法
CN109091818A (zh) * 2017-09-15 2018-12-28 中山大学 基于导纳控制的绳牵引上肢康复机器人的训练方法及系统
CN109589556A (zh) * 2018-11-29 2019-04-09 广州晓康医疗科技有限公司 基于虚拟现实环境双人协同上肢康复训练系统及评估方法
CN110623816A (zh) * 2019-11-06 2019-12-31 上海卓道医疗科技有限公司 一种悬吊式下肢康复训练机器人
CN112274865A (zh) * 2020-10-30 2021-01-29 中国科学院自动化研究所 下肢康复机器人的按需辅助自适应控制方法和系统

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