CN114403805B - 多功能康复训练、评估系统及方法 - Google Patents

Abstract

多功能康复训练、评估系统，包括训练、评估装置，多功能康复、训练评估方法，采用上述的多功能康复训练、评估系统，所述的方法将四个压力传感器设定在一个坐标系中，包括采用静态评估方法或动态评估方法、或者采用静态评估方法与动态评估方法相结合；所述的静态评估方法为：在坐垫板位于水平状态下下，患者位于坐垫板上，所述的动态评估方法为：患者位于坐垫板上，电动推杆驱动回转支承使坐垫板形成一个倾斜角度值。本系统中可训练、评估，评估后根据评估结果进行相应的训练。

Description

多功能康复训练、评估系统及方法

技术领域

本发明涉及康复训练、评估系统，特别涉及多功能康复训练评估系统及评估方法，属于康复治疗设备技术领域。

背景技术

基于人体力学原理，依托3D旋转盘上做3D旋转运动来进行肌肉锻炼，从而达到核心肌群和整个脊柱的专业训练。适用于神经康复、脊髓损伤、产前管理、产后康复、和其他各类康复训练人群。已经公布的发明专利CN201810389235.2具有上述的部分功能，但还存在如下委托需要优化，主要变现在：（1）主坐垫9没有摆动限位装置，坐垫可随人体姿态晃动水平面内随意转动，无法维持身体稳定；（2）该专利用轴环固定件1-3带动交叉滚珠轴环1-2的内圈做圆周运动，单根滚动导轨1-5上方连接的连接柱1-4放置于轴环固定件1-3U型结构中间并通过销轴在轴环固定件1-3条形孔中滑动，这种存在以下问题：（2.1）由于轴环固定件1-3宽度窄，旋转台转动中提供的周向力不足以将动力稳定传递到交叉滚珠轴环1-2，容易发生滞卡；（2.2）轴环固定件1-3条形孔中穿着的销轴传递动力由于间隙存在会让人在坐垫上感觉有不舒适的晃动及噪音；（2.3）旋转平台1-7转动过程仅靠直线推杆电机1-5支撑，其对侧无柔性缓冲器缓冲，会造成旋转平台1-7受力偏心转动加速轴承损坏程度，而且人站立在坐垫上直线推杆电机1-5对侧一旦推杆损坏，人将立即摔倒造成损伤，存在安全隐患；（3）该专利仅仅有训练功能，训练完无法对人体进行评估，功能单一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述的康复训练系统存在的上述问题，提供一种多功能康复训练、评估系统及评估方法。

为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：多功能康复训练、评估系统，包括训练、评估装置，所述的训练、评估装置包括底板，在底板上固定安装有竖直方向的固定轴，在固定轴下部转动安装有转盘，所述的转盘连接有驱动装置，驱动装置连接至控制器，在固定轴的上端固定连接有法兰板，法兰板上固定设有水方向的连接轴，杆端关节轴承的内圈与连接轴紧配合，杆端关节轴承的杆向上穿设在支撑板的孔中，杆端关节轴承的杆与固定轴同心，在支撑板下端面上固定连接有限位板，所述的限位板上相隔180度分别固定连接有一根限位杆，在法兰盘上固定安装有两个带盲孔的限位缓冲柱，限位杆插设在盲孔中，支撑板为水平状态时，限位杆不触及盲孔的底部；

所述的支撑板与回转支承的外圈之间固定连接，回转支承的内圈上安装有3D驱动装置，所述的3D驱动装置包括固定连接在转盘上的两根竖直方向的上下导轨，上下导轨上配合有上下滑块，倒U形滑架的两个竖边分别与两侧的上下滑块之间固定连接，电动推杆的下端连接在转盘上、上端连接在倒U形滑架的横边上，倒U形滑架的横边上还固定连接有水平方向的水平导轨，水平导轨上配合有水平滑块，水平滑块上固定连接有滑移板，倒U形连接架的上端与回转支承的内圈之间固定连接，倒U形连接架的两个U形边通过铰接轴铰接在滑移板两端，在固定轴上安装有导电滑环，电动推杆的连线连接至导电滑环，在电动推杆对面的转盘与回转支承的内圈之间安装有两支阻尼器，阻尼器的上端与回转支承的内圈铰接、下端铰接在转盘上；

在所述的支撑板上安装有测试台，所述的测试台包括坐垫板，在测试台与支撑板之间安装有柔性垫，测试台、柔性垫、支撑板上具有均具有多个相互对应的螺栓穿孔，螺栓穿孔中穿设有螺栓，螺栓上旋接有螺母，测试台、柔性垫、支撑板三者通过螺栓和螺母相连接，在坐垫板的下表面周向上均匀固定安装有4个称重传感器，在支撑板与其中三个称重传感器上下对应固定安装有下垫板，另外一个称重传感器上下对应安装有微调顶杆，微调顶杆上具有螺纹，螺纹旋接在支撑板上螺孔中，在坐垫板上还安装有六轴陀螺仪，各称重传感器、陀螺仪均连接至控制器。

进一步的；所述的驱动装置为电机，电机的输出轴上安装有主动轮，转盘上固定连接有被动轮，主动轮与被动轮之间通过皮带传动。

进一步的；在转盘上安装有角度传感器，角度传感器连接至控制器。

进一步的；所述的角度传感器为光电开关编码器。

进一步的；在所述的限位板上固定连接有竖板，竖板上具有孔，连接轴为螺栓轴，螺栓轴穿设在孔中后端部旋接有螺母。

进一步的；所述的水平导轨为两道。

进一步的；所述的固定轴上开设有上下方向的槽，导电滑环的内圈通过顶设在槽口内的顶丝固定连接在固定轴上，导电滑环的内圈上的连线通过槽口从固定轴下方引出。

进一步的；两支阻尼器从下至上向内倾斜，在从电动推杆至阻尼器方向的投影上，电动推杆位于两根阻尼器的中间。

多功能康复、训练评估方法，采用上述的多功能康复训练、评估系统，其特征在于：所述的方法将四个压力传感器设定在一个坐标系中，包括采用静态评估方法或动态评估方法、或者采用静态评估方法与动态评估方法相结合；

所述的静态评估方法为：在坐垫板位于水平状态下下，患者位于坐垫板上，通过控制器每间隔一定时间采集四个压力传感器的数据，通过各个时间点采集的四个压力传感器的数据计算出该时间点患者的重心位置，将各时间点得到的重心位置进行归结形成一定时间段内患者重心分布的热力图，根据患者重心分布的热力图评估患者的静态平衡能力；

所述的动态评估方法为：患者位于坐垫板上，电动推杆驱动回转支承使坐垫板形成一个倾斜角度值，驱动转盘转动使坐垫板的最高点分别位于患者周围的不同方位，在每个方位处坐垫板保持固定的倾斜角度，在每一个方位处通过控制器每间隔一定时间采集四个压力传感器的数据，通过各个时间点采集的四个压力传感器的数据计算出该时间点患者的重心位置，将各时间点得到的重心位置进行归结形成该方位处的时间段内患者重心分布的热力图，根据患者在不同方位的重心分布的热力图评估患者在不同姿态下的动态平衡能力；

根据得到的患者静态平衡能力或患者的动态平衡能力、或者静态平衡能力和患者的动态平衡能力结合进行康复训练。

进一步的；在所述的动态态评估方法中，电动推杆驱动回转支承使坐垫板形成一个倾斜角度值，驱动转盘转动使坐垫板的最高点分别位于患者前、后、左、右四个方位进行该角度值下的动态平衡能力评估；所述的倾斜角度值为变量，从小到大依次取值3°、6°、9°、12°、15°。

本发明的积极有益技术效果在于：本发明的中的坐垫板、支撑板在周向上均有限位，不会不受控制的转动，从转盘到回转支撑的内圈之间的动力传动平稳可靠，不会发生卡滞，也不会由于间隙产生晃动机噪音，上下滑块、倒U形滑架、水平滑块、倒U形连接架的配合非常顺畅，在转盘转动过程中能够平滑、柔和的驱动上支撑盘进行3D运动，训练过程中患者体验好，本系统中的测试台可以对患者进行平衡能力评估，评估后根据评估结果进行相应的训练，评估测试与训练采用同一套系统，根据评估结果在训练中设定的参数更为准确，在训练进程中进行效果对比和评价更为客观。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是整体训练、评价装置的示意图。

图3电动推杆处的放大示意图。

图4是限位板处的放大示意图。

图5是固定轴上端部分连接结构的示意图。

图6是坐垫板下部连接结构的示意图。

图7是关节轴承处的示意图。

实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例。这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。

结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中各标记为：1：底板；2：支撑板；3：坐垫板；4：固定轴；5：转盘；6：电机；7：被动轮；8：皮带；9：导电滑环；10：法兰板；11：杆端关节轴承；12：限位缓冲柱；13：上下导轨；14：上下滑块；15：倒U形滑架；16：水平导轨；17：水平滑块；18：滑移板；19：电动推杆；20：阻尼器；21：倒U形连接架；22：内圈；23：外圈；24：限位板；25：限位杆；26：螺栓轴；27：杆；28：槽；29：柔性垫；30：称重传感器；31：下垫板；32：陀螺仪；33：微调顶杆；34：竖板；35：螺母；36：辅助架。

如附图所示，多功能康复训练、评估系统，包括训练、评估装置，评估训练转固定连接在辅助架36上，所述的训练、评估装置包括底板1，在底板上固定安装有竖直方向的固定轴4，在固定轴下部转动安装有转盘5，所述的转盘连接有驱动装置，驱动装置连接至控制器，本实施例中，所述的驱动装置为电机6，电机的输出轴上安装有主动轮，转盘上固定连接有被动轮7，主动轮与被动轮之间通过皮带8传动。电机可为带减速机的电机，主动轮、被动轮均可以选择同步带轮，皮带可以为同步带。在转盘上安装有角度传感器，角度传感器连接至控制器。本实施例中，所述的角度传感器为光电开关编码器。

在固定轴的上端固定连接有法兰板10，法兰板上固定设有水方向的连接轴，本实施例中，在所述的法兰板上固定连接有竖板34，竖板上具有孔，连接轴为螺栓轴26，螺栓轴穿设在孔中后端部旋接有螺母35。这样便于安装和调试，还方便在长时间使用磨损后进行调整、更换。

杆端关节轴承11的内圈与连接轴紧配合，杆端关节轴承的杆27向上穿设在支撑板的孔中，杆可以与支撑板的孔之间固定连接，也可以有较小的间隙，杆端关节轴承的杆与固定轴同心，在支撑板下端面上固定连接有限位板24，所述的限位板上相隔180度分别固定连接有一根限位杆25，在法兰盘上固定安装有两个带盲孔的限位缓冲柱12，限位杆插设在盲孔中，限位缓冲柱可采用金属壳上开设盲孔，在盲孔中安装橡胶垫或者聚氨酯垫来实现辖内缓冲，限位时更为缓和，支撑板为水平状态时，限位杆不触及盲孔的底部。

所述的支撑板与回转支承的外圈23之间固定连接，回转支承的内圈22上安装有3D驱动装置，所述的3D驱动装置包括固定连接在转盘上的两根竖直方向的上下导轨13，上下导轨上配合有上下滑块14，倒U形滑架15的两个竖边分别与两侧的上下滑块14之间固定连接，电动推杆19的下端铰接在转盘上、上端铰接在倒U形滑架的横边上，倒U形滑架的横边上还固定连接有水平方向的水平导轨16，所述的水平导轨为两道，水平导轨16上配合有水平滑块17，水平滑块上固定连接有滑移板18，倒U形连接架21的上端与回转支承的内圈之间固定连接，倒U形连接架的两个U形边通过铰接轴铰接在滑移板18两端，在固定轴上安装有导电滑环9，所述的固定轴上开设有上下方向的槽28，导电滑环的内圈通过顶设在槽口内的顶丝固定连接在固定轴上，导电滑环的内圈上的连线通过槽口从固定轴下方引出。

电动推杆的连线连接至导电滑环，连线包括电源线、信号线，在电动推杆对面的转盘与回转支承的内圈之间安装有两支阻尼器20，阻尼器20的上端与回转支承的内圈铰接、下端铰接在转盘上；两支阻尼器从下至上向内倾斜，在从电动推杆至阻尼器方向的投影上，电动推杆位于两支阻尼器的中间。

在所述的支撑板上安装有测试台，所述的测试台包括坐垫板3，在测试台与支撑板之间安装有柔性垫29，测试台、柔性垫、支撑板上具有均具有多个相互对应的螺栓穿孔，螺栓穿孔中穿设有螺栓，螺栓上旋接有螺母，测试台、柔性垫、支撑板三者通过螺栓和螺母相连接，螺栓、螺母均可采用塑胶的，这里的螺栓、螺母不必紧固太紧，柔性垫可采用聚氨酯垫，这样称重传感器的结果较为准确。

在坐垫板的下表面周向上均匀固定安装有四个称重传感器30，称重传感器可选压力传感器，在支撑板与其中三个称重传感器上下对应固定安装有下垫板31，另外一个称重传感器上下对应安装有微调顶杆33，微调顶杆上具有螺纹，螺纹旋接在支撑板上螺孔中，在坐垫板上还安装有六轴陀螺仪32，各称重传感器、陀螺仪均连接至控制器。 因为三个称重传感器可以确定一个面，当三个称重传感器压在下垫板上的时，第四个不一定受力，通过微调顶杆可以顶着第四个称重传感器，使压力数据更为准确。

多功能康复、训练评估方法，采用上述的多功能康复训练、评估系统，所述的方法将四个压力传感器设定在一个坐标系中，包括采用静态评估方法或动态评估方法、或者采用静态评估方法与动态评估方法相结合；

所述的静态评估方法为：在坐垫板位于水平状态下下，患者位于坐垫板上，通过控制器每间隔一定时间采集四个压力传感器的数据，通过各个时间点采集的四个压力传感器的数据计算出该时间点患者的重心位置，将各时间点得到的重心位置进行归结形成一定时间段内患者重心分布的热力图，根据患者重心分布的热力图评估患者的静态平衡能力；

所述的动态评估方法为：患者位于坐垫板上，电动推杆驱动回转支承使坐垫板形成一个倾斜角度值，驱动转盘转动使坐垫板的最高点分别位于患者周围的不同方位，在每个方位处坐垫板保持固定的倾斜角度，例如可保持固定的倾斜角度为3°，在3°的倾斜角度下在每一个方位处通过控制器每间隔一定时间采集四个压力传感器的数据，通过各个时间点采集的四个压力传感器的数据计算出该时间点患者的重心位置，将各时间点得到的重心位置进行归结形成该方位处的时间段内患者重心分布的热力图，根据患者在不同方位的重心分布的热力图评估患者在不同姿态下的动态平衡能力；

根据得到的患者静态平衡能力或患者的动态平衡能力、或者静态平衡能力和患者的动态平衡能力结合进行康复训练。

上述的动态评估是指在坐垫板与水平面有一定的倾斜角的情况下进行评估，并非坐垫板在运动状态下评估。

更为详细的，在所述的动态态评估方法中，电动推杆驱动回转支承使坐垫板形成一个倾斜角度值，驱动转盘转动使坐垫板的最高点分别位于患者前、后、左、右四个方位进行该角度值下的动态平衡能力评估；所述的倾斜角度值为变量，从小到大依次取值3°、6°、9°、12°、15°。

本系统可根据人体训练体位进行坐位、手膝位、跪位、站立位和躺位等训练和平衡功能和姿态稳定度测试。

在3D非线性训练难度等级差异化方面有如下方案：a）电动推杆带动坐垫板（与水平面倾角变大，难度等级逐渐提高；b）电机驱动转盘旋转带动回转支撑内圈360°旋转，人跟随做3D非线性旋转运动，速度可设定为不同快慢等级的匀速运动，也可设定为匀速-加速-匀速-减速等渐变运动为了增强扰动锻炼人体本体稳定性和深层肌肉。根据倾斜角度和速度变化两大方面设定难度等级，矩阵式地设定多种训练模式，人体训练时候可实时观察动态3D非线性运动轨迹，训练覆盖人群范围更广。

在训练后评估方面，当坐垫板与水平面平行时，根据四个称重传感器的压力值可计算出人体重心在水平坐标中的投影，一定时间段内不断采集四个称重传感器的数值可得到重心分布热力图，从而测定人体训练后静态平衡能力。

当坐垫板在设定倾斜角度如3°、6°、9°、12°、15°时，倾斜位置也可根据光电开关编码器检测初始位置后回转支承以90°一个档位转动，设定为人体正前方倾斜角最大、左手边倾斜角最大、正后方倾斜角最大和右手边倾斜角最大四个位置档，在这四个位置均可分别得到患者的重心分布热力图，可对患者进行人体姿态稳定度进行测评，给医生提供参考数据，便于判断人体训练核心肌群和稳定度恢复提升情况，进行有针对性的训练。

本发明中坐垫板的倾斜角度可通过陀螺仪得到，也可通过控制电动推杆的行程得到。

本发明中通过陀螺仪可以得到坐垫板最高点所处的位置，根据最高点位置的变化、电机的转速可以得到患者训练的轨迹。

本系统可实现全身训练（本体感觉、力量、柔韧）、局部活动（CPM、关节活动、柔韧拉伸、辅助手法治疗）、辅助诊断（3D评估观察身体状况）。

在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

Claims (10)

1.多功能康复训练、评估系统，包括训练、评估装置，训练、评估装置包括底板，在底板上固定安装有竖直方向的固定轴，在固定轴下部转动安装有转盘，所述的转盘连接有驱动装置，驱动装置连接至控制器，其特征在于：在固定轴的上端固定连接有法兰板，法兰板上固定设有水方向的连接轴，杆端关节轴承的内圈与连接轴紧配合，杆端关节轴承的杆向上穿设在支撑板的孔中，杆端关节轴承的杆与固定轴同心，在支撑板下端面上固定连接有限位板，所述的限位板上相隔180度分别固定连接有一根限位杆，在法兰盘上固定安装有两个带盲孔的限位缓冲柱，限位杆插设在盲孔中，支撑板为水平状态时，限位杆不触及盲孔的底部；

所述的支撑板与回转支承的外圈之间固定连接，回转支承的内圈上安装有3D驱动装置，所述的3D驱动装置包括固定连接在转盘上的两根竖直方向的上下导轨，上下导轨上配合有上下滑块，倒U形滑架的两个竖边分别与两侧的上下滑块之间固定连接，电动推杆的下端连接在转盘上、上端连接在倒U形滑架的横边上，倒U形滑架的横边上还固定连接有水平方向的水平导轨，水平导轨上配合有水平滑块，水平滑块上固定连接有滑移板，倒U形连接架的上端与回转支承的内圈之间固定连接，倒U形连接架的两个U形边通过铰接轴铰接在滑移板两端，在固定轴上安装有导电滑环，电动推杆的连线连接至导电滑环，在电动推杆对面的转盘与回转支承的内圈之间安装有两支阻尼器，阻尼器的上端与回转支承的内圈铰接、下端铰接在转盘上；

在所述的支撑板上安装有测试台，所述的测试台包括坐垫板，在测试台与支撑板之间安装有柔性垫，测试台、柔性垫、支撑板上具有均具有多个相互对应的螺栓穿孔，螺栓穿孔中穿设有螺栓，螺栓上旋接有螺母，测试台、柔性垫、支撑板三者通过螺栓和螺母相连接，在坐垫板的下表面周向上均匀固定安装有4个称重传感器，在支撑板与其中三个称重传感器上下对应固定安装有下垫板，另外一个称重传感器上下对应安装有微调顶杆，微调顶杆上具有螺纹，螺纹旋接在支撑板上螺孔中，在坐垫板上还安装有六轴陀螺仪，各称重传感器、陀螺仪均连接至控制器。

2.根据权利要求1所述的多功能康复训练、评估系统，其特征在于：所述的驱动装置为电机，电机的输出轴上安装有主动轮，转盘上固定连接有被动轮，主动轮与被动轮之间通过皮带传动。

3.根据权利要求1所述的多功能康复训练、评估系统，其特征在于：在转盘上安装有角度传感器，角度传感器连接至控制器。

4.根据权利要求3所述的多功能康复训练、评估系统，其特征在于：所述的角度传感器为光电开关编码器。

5.根据权利要求1所述的多功能康复训练、评估系统，其特征在于：在所述的法兰板上固定连接有竖板，竖板上具有孔，连接轴为螺栓轴，螺栓轴穿设在孔中后端部旋接有螺母。

6.根据权利要求1所述的多功能康复训练、评估系统，其特征在于：所述的水平导轨为两道。

7.根据权利要求1所述的多功能康复训练、评估系统，其特征在于：所述的固定轴上开设有上下方向的槽，导电滑环的内圈通过顶设在槽口内的顶丝固定连接在固定轴上，导电滑环的内圈上的连线通过槽口从固定轴下方引出。

8.根据权利要求1所述的多功能康复训练、评估系统，其特征在于：两支阻尼器从下至上向内倾斜，在从电动推杆至阻尼器方向的投影上，电动推杆位于两支阻尼器的中间。

9.多功能康复、训练评估方法，采用权利要求1至8任一权利要求所述的多功能康复训练、评估系统，其特征在于：所述的方法将四个压力传感器设定在一个坐标系中，包括采用静态评估方法或动态评估方法、或者采用静态评估方法与动态评估方法相结合；

所述的静态评估方法为：在坐垫板位于水平状态下下，患者位于坐垫板上，通过控制器每间隔一定时间采集四个压力传感器的数据，通过各个时间点采集的四个压力传感器的数据计算出该时间点患者的重心位置，将各时间点得到的重心位置进行归结形成一定时间段内患者重心分布的热力图，根据患者重心分布的热力图评估患者的静态平衡能力；

所述的动态评估方法为：患者位于坐垫板上，电动推杆驱动回转支承使坐垫板形成一个倾斜角度值，驱动转盘转动使坐垫板的最高点分别位于患者周围的不同方位，在每个方位处坐垫板保持固定的倾斜角度，在每一个方位处通过控制器每间隔一定时间采集四个压力传感器的数据，通过各个时间点采集的四个压力传感器的数据计算出该时间点患者的重心位置，将各时间点得到的重心位置进行归结形成该方位处的时间段内患者重心分布的热力图，根据患者在不同方位的重心分布的热力图评估患者在不同姿态下的动态平衡能力；

根据得到的患者静态平衡能力或患者的动态平衡能力、或者静态平衡能力和患者的动态平衡能力结合进行康复训练。

10.根据权利要求9所述的多功能康复、训练评估方法，其特征在于：在所述的动态态评估方法中，电动推杆驱动回转支承使坐垫板形成一个倾斜角度值，驱动转盘转动使坐垫板的最高点分别位于患者前、后、左、右四个方位进行该角度值下的动态平衡能力评估；所述的倾斜角度值为变量，从小到大依次取值3°、6°、9°、12°、15°。