CN114146364A - 一种动态力反馈等速训练装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动态力反馈等速训练装置，它属于多关节等速训练装置技术领域，包括：支撑座；传动轴，可转动的设于支撑座上；具有第一端和第二端；第一端处套设有电磁铁；第二端连接有驱动组件，第二端与驱动组件之间设有扭矩传感器，第二端处设有环绕传动轴设置的柔性管；控制器，与扭矩传感器之间通过第一线路连接，与电磁铁之间通过第二线路连接，第一线路和第二线路均穿过柔性管；转动臂，一端设有转动连接部，转动连接部上设有磁吸盘；本发明与扭矩传感器连接的第一线路和与电磁铁连接的第二线路均穿过绕设在传动轴上的柔性管，当传动轴转动时，柔性管可以随之收缩或释放，第一线路和第二线路不会发生缠绕的情况。
Description
技术领域
本发明涉及多关节等速训练装置技术领域，具体涉及一种动态力反馈等速训练装置。
背景技术
等速运动是指在关节运动过程中运动速度恒定而阻力可变，在运动过程中，肌肉用力仅使肌肉力量增加、力矩输出增加，而不改变运动过程中角速度的大小，即运动速度恒定。等速运动是在关节活动的整个范围内，肌肉都能承受最大负荷的一种运动模式，最初主要用于肌肉功能评价和运动损伤后的肌力训练，近年来，随着研究的不断展开，该技术逐渐应用于康复医学领域。
现有的关节训练的主要方式是由肌肉收缩引起的肢体围绕其关节某一轴进行角速度不变的旋转，肌纤维长度缩短或被拉伸，引起明显的关节活动，是一种动力性收缩，类似于等张收缩。而在等速运动中，等速仪器所提供的是一种顺应性阻力，阻力大小随肌肉收缩张力的大小而变化，类似等长收缩。因此，等速运动更适用于康复或测试时的恢复和加强肌肉力量。
在等速训练的过程中，需要将用户的肢体固定在转动臂上，跟随转动臂可以做等速的摆动，通常情况下，用户的肢体摆动至不同的位置处时，对转动臂的作用力的大小和方向是不同的，即用户的肢体对转动臂的作用力为动态力，因此，为了保证转动臂可以持续并精准的等速摆动，就需要根据用户肢体对转动臂的动态力实时的调整驱动组件的扭矩；由于扭矩传感器通常设于驱动组件的输出轴上，会随输出轴摆动，容易造成与扭矩传感器连接的供电线路或者信息传输线路缠绕的情况，会影响等速训练装置的正常使用。
发明内容
对于现有技术中所存在的问题，本发明提供的一种动态力反馈等速训练装置，与扭矩传感器连接的第一线路和与电磁铁连接的第二线路均穿过绕设在传动轴上的柔性管，当传动轴转动时，柔性管可以随之收缩或释放，保证第一线路和第二线路不会发生缠绕的情况，可以保证传动轴在转动时，扭矩传感器可以实时的测量扭矩信息，电磁铁可以始终产生电磁力将转动臂吸附，有效的保障了本发明的正常使用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种动态力反馈等速训练装置，包括：
支撑座；
传动轴，所述传动轴可转动的设于支撑座上；所述传动轴具有第一端和第二端；所述第一端处套设有电磁铁；所述第二端连接有驱动所述传动轴转动的驱动组件，所述第二端与所述驱动组件之间设有扭矩传感器，所述第二端处设有环绕所述传动轴设置的柔性管，至少部分所述扭矩传感器设于所述柔性管内；
控制器，所述控制器与所述扭矩传感器之间通过第一线路连接，所述控制器与所述电磁铁之间通过第二线路连接，所述第一线路和所述第二线路均穿过所述柔性管；所述控制器固定于所述支撑座上；
转动臂，所述转动臂的一端设有转动连接部，所述转动连接部上设有磁吸盘，所述磁吸盘采用铁磁性材料制成。
作为一种优选的技术方案，所述第一端上套设有限位套，所述限位套固定于所述支撑座上；所述限位套远离所述驱动组件的侧面上设有限位组件；所述转动连接部的侧面上设有与所述限位组件匹配的限位凸起。
作为一种优选的技术方案，所述限位组件设为限位销，所述限位套远离所述驱动组件的侧面上设有若干与所述限位销匹配的限位孔，所述限位孔绕所述传动轴均匀分布。
作为一种优选的技术方案，所述转动臂上设有固定组件，所述固定组件设为把手、脚踏或者绑带。
作为一种优选的技术方案，所述转动连接部上设有与所述第一端匹配的连接凹槽。
作为一种优选的技术方案，所述驱动组件设为伺服电机，所述伺服电机与所述控制器连接；所述伺服电机连接有减速机，所述减速机与所述传动轴传动连接。
作为一种优选的技术方案，所述传动轴与所述支撑座之间通过轴承转动连接，所述传动轴可绕其轴向转动。
作为一种优选的技术方案，所述支撑座的底部设有底座，所述底座的底部设有滚轮，所述底座上设有竖直设置的立杆，所述底座的上方设有外壳，所述外壳将所述支撑座、所述传动轴和所述控制器包裹；所述外壳的外表面上设有扶手。
作为一种优选的技术方案，所述柔性管至少绕所述传动轴一周半。
本发明的有益效果表现在：
本发明与扭矩传感器连接的第一线路和与电磁铁连接的第二线路均穿过绕设在传动轴上的柔性管，当传动轴转动时，柔性管可以随之收缩或释放，保证第一线路和第二线路不会发生缠绕的情况，可以保证传动轴在转动时，扭矩传感器可以实时的测量扭矩信息，电磁铁可以始终产生电磁力将转动臂吸附，有效的保障了本发明的正常使用。
附图说明
图1为本发明一种动态力反馈等速训练装置的一种实施例的整体结构图；
图2为图1中隐藏外壳后的示意图；
图3为图2中传动轴处的剖视图。
图中：1-支撑座、11-轴承、2-传动轴、21-电磁铁、22-限位套、221-限位组件、222-限位孔、3-驱动组件、31-减速机、4-扭矩传感器、5-柔性管、6-控制器、7-转动臂、71-转动连接部、711-限位凸起、72-磁吸盘、73-固定组件、8-底座、81-滚轮、82-立杆、83-外壳、84-扶手。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
请参照图1-图3，为本发明一种动态力反馈等速训练装置的一种实施例，包括：
支撑座1；
传动轴2，传动轴2可转动的设于支撑座1上，支撑座1用于定位传动轴2的位置；传动轴2具有第一端和第二端；第一端处套设有电磁铁21，电磁铁21在通电时可以产生磁力；第二端连接有驱动传动轴2转动的驱动组件3，第二端与驱动组件3之间设有扭矩传感器4，扭矩传感器4可以实时的测量驱动组件3的扭矩；第二端处设有环绕传动轴2设置的柔性管5，至少部分扭矩传感器4设于柔性管5内，当传动轴2转动时，柔性管5可以随之收缩或释放；
控制器6，控制器6与扭矩传感器4之间通过第一线路连接，通过第一线路控制器6可以接收扭矩传感器4测量的扭矩信息；控制器6与电磁铁21之间通过第二线路连接，通过第二线路控制器6可以控制电磁铁21的开关；第一线路和第二线路均穿过柔性管5，使得传动轴2转动时，第一线路和第二线路均不会缠绕在传动轴2上；控制器6固定于支撑座1上；
转动臂7，转动臂7的一端设有转动连接部71，转动连接部71上设有磁吸盘72，磁吸盘72采用铁磁性材料制成，电磁铁21可以吸附磁吸盘72，从而将转动臂7与传动轴2的第一端连接，传动轴2转动时，转动臂7可以随之匀速摆动。
在本实施例中，请参照图1和图2，第一端上套设有限位套22，限位套22固定于支撑座1上；限位套22远离驱动组件3的侧面上设有限位组件221；转动连接部71的侧面上设有与限位组件221匹配的限位凸起711，当转动连接部71转动时，利用限位组件221和限位凸起711可以有效地限位转动连接部71的摆动角度；进一步的，限位组件221设为限位销，限位套22远离驱动组件3的侧面上设有若干与限位销匹配的限位孔222，限位孔222绕传动轴2均匀分布，通过将限位销插入不同的限位孔222内，可以方便的调整转动连接部71的转动幅度。
在本实施例中，请参照图1和图2，转动臂7上设有固定组件73，固定组件73用于固定患者的肢体，使患者的某个关节可以跟随转动臂7等速运动；具体的，固定组件73可以设为把手、脚踏或者绑带。
需要说明的，转动连接部71上可以设有与第一端匹配的连接凹槽，当转动连接部71与传动轴2的第一端连接时，第一端可以伸入到连接凹槽内，提高转动臂7与传动轴2之间的连接稳固性。
在本实施例中，请参照图1-图3，驱动组件3优选的设为伺服电机，伺服电机与控制器6连接，通过控制器6可以控制伺服电机的转速，从而调整转动臂7的摆动速度，具体的，控制器6可以为PLC；进一步的，伺服电机优选的连接有减速机31，减速机31与传动轴2传动连接，通过减速机31更有效更精准的控制传动轴2的转速。
在本实施例中，请参照图3，传动轴2与支撑座1之间通过轴承11转动连接，轴承11可以使传动轴2可转动的设于支撑座1上，并可以保证传动轴2可绕其轴向转动。
在本实施例中，请参照图1，支撑座1的底部设有底座8，底座8的底部设有滚轮81，便于移动；底座8上设有竖直设置的立杆82，可以方便用户抓握；底座8的上方设有外壳83，外壳83将支撑座1、传动轴2和控制器6包裹，外壳83可以起到保护作用；外壳83的外表面上设有扶手84，可以方便用户抓握。
在本实施例中，请参照图2，柔性管5应至少绕传动轴2一周半，可以保证在传动轴2转动时，柔性管5具有足够的余量随之收缩或释放。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种动态力反馈等速训练装置，其特征是，包括：
支撑座；
传动轴，所述传动轴可转动的设于支撑座上；所述传动轴具有第一端和第二端；所述第一端处套设有电磁铁；所述第二端连接有驱动所述传动轴转动的驱动组件，所述第二端与所述驱动组件之间设有扭矩传感器，所述第二端处设有环绕所述传动轴设置的柔性管，至少部分所述扭矩传感器设于所述柔性管内；
控制器，所述控制器与所述扭矩传感器之间通过第一线路连接，所述控制器与所述电磁铁之间通过第二线路连接，所述第一线路和所述第二线路均穿过所述柔性管；所述控制器固定于所述支撑座上；
转动臂，所述转动臂的一端设有转动连接部，所述转动连接部上设有磁吸盘，所述磁吸盘采用铁磁性材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种动态力反馈等速训练装置，其特征是，所述第一端上套设有限位套，所述限位套固定于所述支撑座上；所述限位套远离所述驱动组件的侧面上设有限位组件；所述转动连接部的侧面上设有与所述限位组件匹配的限位凸起。
3.根据权利要求2所述的一种动态力反馈等速训练装置，其特征是，所述限位组件设为限位销，所述限位套远离所述驱动组件的侧面上设有若干与所述限位销匹配的限位孔，所述限位孔绕所述传动轴均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种动态力反馈等速训练装置，其特征是，所述转动臂上设有固定组件，所述固定组件设为把手、脚踏或者绑带。
5.根据权利要求1所述的一种动态力反馈等速训练装置，其特征是，所述转动连接部上设有与所述第一端匹配的连接凹槽。
6.根据权利要求1所述的一种动态力反馈等速训练装置，其特征是，所述驱动组件设为伺服电机，所述伺服电机与所述控制器连接；所述伺服电机连接有减速机，所述减速机与所述传动轴传动连接。
7.根据权利要求1所述的一种动态力反馈等速训练装置，其特征是，所述传动轴与所述支撑座之间通过轴承转动连接，所述传动轴可绕其轴向转动。
8.根据权利要求1或7所述的一种动态力反馈等速训练装置，其特征是，所述支撑座的底部设有底座，所述底座的底部设有滚轮，所述底座上设有竖直设置的立杆，所述底座的上方设有外壳，所述外壳将所述支撑座、所述传动轴和所述控制器包裹；所述外壳的外表面上设有扶手。
9.根据权利要求1所述的一种动态力反馈等速训练装置，其特征是，所述柔性管至少绕所述传动轴一周半。
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