CN116710179A - 具有可移动支撑元件的跑步机组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种步态训练装置，该步态训练装置包括跑步机机架(3)和连续带或板条带，该连续带或板条带在跑步机机架上运行并由保持在跑步机机架中的辊(5)驱动，该连续或板条带的表面提供行走或跑步表面，其中，跑步机机架(3)通过支撑元件(1)弹性地安装在主支架(11)上，使得在使用过程中，由使用者施加的触地力使得跑步机支架(3)在主支架(11)中以跑步机架的运动的主要水平分量振动。

Description

具有可移动支撑元件的跑步机组件

技术领域

本发明涉及一种步态训练装置，具有跑步机机架和在跑步机机架中的滚轮上运行的环形带，或者从跑步机机架延伸到导向装置上的板条，步态训练装置的表面用作行走或跑步表面，其中该跑步机机架安装在基架中。本发明还涉及一种可选的步态训练装置，其中步行板通过支撑结构安装在基架上。

发明内容

本发明的目的在于使跑步机或步行板上的步态和步行训练更加多样和有趣，同时也为各种疾病的治疗提供有效的训练。对于中风和帕金森氏症等疾病尤其有效，本发明的目标是帮助病人恢复姿势控制和平衡，使其能够站立和行走，并尽可能减少跌倒的风险。对于老年人来说，主要是帮助他们维持行走的能力。

因此，本发明的目的是提供上述特征类型的步态训练装置，该步态训练装置在治疗应用可能性方面得到了改进。

该目的可以通过具有权利要求1的特征的步态训练装置来解决。从属权利要求的内容是本发明思想的有利的进一步改进。

本发明的步态训练装置为使用者(尤其是老年使用者)的肌肉骨骼系统提供了一种全新的拉伸模式，并且没有发生事故的风险，患者即使在缓慢行走期间，稳定肌肉(尤其是骨盆区域、躯干和关节上的稳定肌肉)也具有很高的活性。按照所提供的步态训练装置，心血管和感官运动技能可以在很短的时间内显著提高。

本发明的理念在于将由用户的触地运动产生的具有主要水平分量的运动传递给跑步机机架，并因此传递到跑步机本身，或者传递到步行板的支撑结构，并因此连接到步行板本身。因此，这种水平运动的量取决于用户的触地行为，并且因此受到他自己的控制，这对于期望的训练和治疗效果是非常有利的。

此外，本发明包括以下理念：通过特殊构造和/或特殊连接的支撑体将触地运动转换成跑步机机架或步行板的支撑结构的大致水平的运动，该支撑体一方面连接到跑步机机架或支撑结构上，另一方面连接到基架上。因此，支撑体以这样的方式构造和/或连接，使得它们至少在相当大的程度上阻挡跑步机机架或支撑结构的运动的垂直分量，或者偏转其方向。在以下段落以及实施例中描述了实现该效果的支撑体的示例性设计。

在这种情况下，皮带或板条可以通过滑块的支撑柱运动和/或电动驱动器来驱动。也可以在两种驱动模式之间切换来实现皮带或板条的运动。

优选地，使用四个或更多个弹性或可移动的支撑元件。然而，也可以是在一侧的三个支撑元件或两个支撑元件上的轴承组件以及在另一侧上的可旋转或以其他方式可移动的轴承组件(例如通过弹性体)。

在第一具体实施例中，跑步机机架或步行板在平面图中具有矩形形状，并且在矩形跑步机机架的每个端部处或附近设置了至少一个支撑元件，该支撑元件将跑步机机架弹性地连接到基架。

在另一个具体实施例中，跑步机机架或步行板在平面图中具有矩形形状，并且在矩形跑步机机架或步行板的前缘或后缘的每个端点处或附近，设置至少一个支撑构件来将跑步机机架弹性连接到基架中的悬挂点上，并且在前缘或后缘的端点中的另一个处，跑步机机架基本上可移动或可旋转地支撑在基架中。

在进一步有利的实施例中，支撑元件被设计为基本刚性但可移动的主体，特别是球或滚动元件，或者作为部分地或沿着整个支撑元件具有弹性柔性的主体。在本实施例的一种实现方式中，每个球或滚动元件都被安装在基架的槽中，该槽的半径基本上大于球或滚动元件的半径，以便至少在基架的纵向方向上可移动，并且安装在跑步机机架下侧的滚珠或滚动元件轴承壳中，或者反之亦然。

支撑元件可以被刚性地安装为具有阻尼运动的支撑体，或者材质上是柔性的和/或弹性的或弹簧弹性的，优选地具有显著的恢复特性。支撑元件的阻尼行为通过支撑体本身的弹簧特性和/或另外引入的弹性体和/或弹簧元件来实现。

由于各个支撑体的振荡和阻尼行为的不同设计，整个跑步机机架的运动行为可以在不同的运动方向上单独调整。

因为支撑体的设置，该装置的偏转范围也可以在左右以及前后和对角方向不对称地调节。这意味着，如果必要，可以通过不同的步态训练装置来考虑用户的受限运动和/或可以增强训练效果。

在另一个实施例中，支撑体的阻尼以及因此跑步机机架的振荡频率可以单独调节。

该设备优选地包括用于在至少两个位置将跑步机机架锁定到基架上的装置，从而可以在“正常”条件下进行步态或跑步训练，而不会使跑步机机架摆动。

锁定装置可以被设计为使得当仅用一个这样的装置锁定就位时，基本上保持旋转运动。这使得跑步机机架的受限运动模式得以保持。

在一个特殊的实施例中，锁定装置不是刚性地连接到跑步机基架上，而是可以保持一定的灵活性。这可以通过经由弹性体和/或拉伸或压缩弹簧将锁定装置连接到基架来实现。

该锁定装置可以安装在例如跑步机机架的侧部的中央或前部的中央。

在行走过程中，随着行走和跑步运动，跑步机的机架或行走表面已经开始运动，从而达到训练效果。行走过程中的特殊锻炼可以加强摆动趋势。通过跑步机或刀片的电驱动可以产生特殊的效果，驱动不是均匀地进行的，而是以可能不规则的间隔进行的速度变化。这可能发生得非常突然，或者使速度发生的不太剧烈的变化，从而导致振荡行为或多或少地强烈变化。

在另一个实施例中，为了适用于摆动元件的安装，则一个或多个电磁体连接到机架的一个或多个外侧或内侧。在行走过程中，在机架的自然运动过程中，机架可以被磁铁固定在适当的位置，并在规定的时间释放。因此，摆动行为可以受到不可预测的运动的影响，并且训练效果可以增强。

在另一个实施例中，机架可以由电动、气动或其他类型的致动器触发或引导而运动。当机架上设有磁体时，运动效果较好。

在特定实施例中，至少一个磁体或致动器与弹性元件结合。这可以由弹性体制成和/或由具有一个或多个弹簧的结构组成。这使得跑步机行走表面的剩余活动性得以保持，并且磁体或致动器停靠在行走表面上时不会发生急动。对倾斜度的额外调节也非常有用。如果根据本发明的支撑体在垂直方向上具有弹性，那么在行走过程中，由于重量转移，跑步机的行走表面的倾斜度也可以自动调节。

在一个实施例中，光栅、力传感器/应变仪或压力分布传感器被附加地布置在踏板上，踏板下或踏板处，用于控制和测量行走行为。

此外，可以使用显示元件，该显示元件来自虚拟现实——用屏幕、投影仪、AR眼镜显示——与踏板的运动耦合或同步。

附图说明

从基于附图的实施例的例子的下述描述中，本发明的优点和有用性是显而易见的。其中：

图1a和图1b是示例性装置(从后面看)的截面图，

图2a至图2c是另一种示例性装置的纵向截面图和特定实施例的详细视图，

图3a至图3c具有复位悬架元件的装置的不同变型，

图4具有锁定装置的装置的(从后面看)横截面图，

图5是改进的锁定装置的示例性构造，

图6是用于控制电动驱动辊速度的装置的示意图，

图7示出了用于影响跑步机机架的摆动运动的致动器的示例性布置。

具体实施方式

对于本发明的基本方面的以下示例性解释，明确指出步态训练装置对于本领域技术人员来说已经熟悉很长一段时间了，并且在许多专利和技术出版物中进行了描述，尤其是由申请人进行的描述。

这也涉及特殊的设计，例如提供弹性悬挂的跑步机机架、用于调节跑步机倾斜的致动器或跑步机机架的用户独立运动。同样，提供用于跑步机速度控制的装置(也依赖于用户的运动行为或训练程序)，或者提供用于虚拟跑步环境和/或训练指令的显示装置，对于本领域技术人员来说本身是已知的。这也适用于压力检测传感器系统，用于检测行走或跑步表面上的触地和可选的触地点以及触地力，以及用于步态训练装置的特殊用途的其他有用特征。

以下解释的根据本发明的装置的示例和方面提供了关于步态训练装置的简单结构的设计的特别优点，以及用于高度个性化跑步机机架的运动以及由此在各种水平方向上的行走表面的运动的广泛可能性。

图1a从后面示出了步态训练装置，其中两个滚轮5保持在跑步机机架3中，跑步机7在跑步机机架3上运行并被驱动。滚轮5具有旋转轴线或轴5a，其可以在跑步机机架3的轴承孔3a中以低摩擦旋转。跑步机机架3通过弹性柔性支撑元件1连接到基架11上，使得在使用中，由使用者施加的触地力导致跑步机机架在基架中摆动，该摆动具有主要的水平分量。

这种效果尤其是通过以下事实来实现的，即基本上构造为长方体状支撑体的支撑元件在其两端处或附近一方面牢固地连接到跑步机机架，另一方面牢固连接到基架，并且具有固有的刚度，这使其能够用作跑步机机架的可以被压缩的“支柱”。固有刚度与弯曲弹性相结合，意味着几乎任意方向的触地力基本上被转化为跑步机机架的水平运动。

图1b示出了当在跑步机上行走时优选为弹簧弹性的支撑元件1如何弯曲以及跑步机机架3在侧向方向上移动的示例。通过对支撑体1的长度和横截面进行设计，可以改变偏转范围和运动特性。如果支撑体1的横截面不对称，跑步机机架3向前和向后、向左和向右以及在运动的对角线方向上的偏转特性可以根据需要进行调整，也可以进行不同的调整。图1还显示了支撑体1可以连接在跑步机机架3的下方和侧面。利用左侧所示的支撑体1a的横向附接，如果需要，可以有利地降低行驶面的上升高度。

图2a从侧面示出了步态训练装置，其中两个滚轮5保持在跑步机机架3中，跑步机7在跑步机机架3上运行并被驱动。在此，跑步机机架3通过圆柱形或球形刚性支撑元件1支撑在跑步机基架11上，该刚性支撑元件1可绕旋转轴线旋转。在使用中，使用者施加的触地力导致跑步机机架以主要的水平分量振荡。

图2b以示例的方式显示，优选的球形支撑元件1使跑步机机架3能够在行走过程中沿水平方向移动。在这种情况下，球形支撑元件1在跑步机机架3和基架11之间移动。支撑元件1可以设计成在长度、横截面和直径上变化，由此可以改变偏转范围和运动特性。

图2c详细示出了球形支撑元件1一方面位于跑步机机架3中的滚珠轴承壳1A中，另一方面位于基架中的凹部11a中。这使跑步机机架相对于基架的运动居中并被减弱。通过适当设计凹槽11a的曲率，可以根据需要设定机芯的运动参数。通过在凹部的两侧上设置附加的(未示出的)限制元件(例如该凹部的凸起边缘)，如果需要的话，可以更好地防止球滚出该凹部。该实施例允许支撑体1在跑步机机架3下容易地旋转，并且可以提供诸如低噪声和减少支撑体的磨损之类的益处。

只要跑步机机架3相对于基架11仅在纵向方向上进行运动，(如上所述)支撑体也可以设计成圆柱形，并且轴承可以设计成滚针轴承而不是滚珠轴承。

在一个特别优选的实施例中，支撑体1嵌入弹性体2中，使得跑步机机架3在偏转后移动回到其初始位置。弹性体2a(优选具有良好的恢复特性)也可以单独设置在跑步机机架3的下方。作为一个特别的优点，弹性体2在跑步机机架3和基架11之间形成机械连接，从而防止位移或提升。

显然，在该实施例中，支撑体可以不刚性地连接到跑步机机架和基架上。另一方面，他们前面提到的移动性必须以某种方式受到限制。简单来说，这可以例如通过将它们容纳在支撑体笼中或者通过将其旋转轴安装在基架上的支撑体保持器中来实现。

支撑体1的数量原则上不受限制，因此大量的支撑体1可以布置在跑步机机架3或踏板下的相关平面结构的下方。

图3a是步态训练装置的背视图，其中两个滚轮5也固定在跑步机机架3中，跑步机7在其上运行并被驱动。为了将触地力转换成跑步机机架3的基本水平的运动，支撑元件1也布置在跑步机机架3和基架11之间。例如，它们的配置可以类似于图1a和图1b。

为了改善到起始位置的返回特性，具有弹簧特性的元件9在此横向布置在跑步机机架3和基架11的凸部11a之间。除了拉伸和压缩弹簧，任意数量和面积的弹性体均可使用。

图3b和图3c显示了弹簧/阻尼元件9的两种不同配置，一种是在跑步机机架的四个角处呈对角布置，另一种是两个元件在靠近跑步机机架的角处呈相互垂直布置。特别地，它们的任务是缓冲跑步机机架由于触地力而产生的运动，并使跑步机机架在基架中居中。两种配置可以互换，从而可以根据需要使用具有不同弹簧和阻尼特性的元件，例如由具有不同硬度的橡胶化合物制成的弹性体元件。

在图4中，作为示例，延伸臂3b附接到跑步机机架3的左侧。与此相关联的是具有锁定螺钉13a的锁定装置13，通过该锁定装置，跑步机机架3可以固定到延伸臂11a上，同时可以实现至少局部地抑制机架的振动。不言而喻，通过在跑步机机架的不同位置提供几个这样的锁定装置，可以实现跑步机机架在基架中的完全锁定。

图5以平面图和侧视图的方式示意性地显示了锁定装置13的改进型号，通过该锁定装置，即使在跑步机机架的锁定状态下，也可以在基架内保持一定的剩余移动性。为此目的，在锁定螺钉13a的端部下方设有一个罐形支座13b，该支座由四个锁紧弹簧元件13c支撑在悬臂11a端部的一个方形凹槽11b的角上。这种结构仅仅是示例性的，罐形支座13b也可以嵌入弹性材料中。

应该注意的是，所有上述设计也可以使用具有相应机架的步行板代替跑步机机架作为支撑结构来实现。实现这种修改的较小的设计调整在专业行动的范围内，因此这里可以省略对这些设计的更详细的描述。

图6示意性地示出了根据本发明的步态训练装置的设计方案，即带有驱动控制装置15的设计方案，通过设置驱动控制装置，一方面(示例性地通过驱动轴的速度检测)可以检测跑步机的当前速度，另一方面(示例性地通过操作计算机17)可以改变皮带速度，优选地用于产生跑步机机架3的扰动运动，从而产生跑步表面的扰动运动。为此，例如，可以使驱动滚轮5发生急动速度变化。可以通过位于跑步机中的计算机或外部计算机进行控制。这里仅显示了跑步机机架的一部分。示意性示出了支撑元件1。

图7显示了图1和图2中的装置的俯视图，其中包括用于实现用户诱导的跑步机机架运动的附加元件。这些附加元件是电磁体19或其他类型的致动器21，如果需要的话，还可以结合弹性耦合元件23。相应的元件各自优选地连接到跑步机基架11。

如果通过根据本发明的装置使跑步机机架3并因此使跑步表面7运动，位于跑步机基架11上的固定位置处的电磁体19可以被激活并固定跑步机机架3，并在给定时间再次释放它。致动器21可以选择性地使跑步机机架经由提升缸21移动，从而将扰动脉冲施加到跑步机7。如图所示并且结合这两个特征，致动器21可以连接到提升缸21。

弹性元件23的设置允许电磁体无冲击地对接在跑步机机架3上，并且如果需要的话，允许踏板的剩余活动性。弹性元件23被示例性地示出在电磁体19的前面，但是也可以直接连接到电磁体19后面的基架11和/或与致动器21或两个元件的组合一起使用。

本发明的实现不限于以上解释的示例和方面，而是同样可以在本领域技术人员的实践范围内进行多种变化。特别地，应当注意，从属权利要求的任何组合应当被认为落入本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种步态训练装置，包括跑步机机架和从动环形带或板条带，所述从动环形带或所述板条带在保持在跑步机机架中的滚轮上运行，所述从动环形带或所述板条带的一个表面用作行走或跑步表面，其中，所述跑步机机架通过支撑元件弹性地安装在基架上，使得在使用中，所述跑步机机架在所述基架中的摆动及其运动的主要水平分量由使用者施加的触地力引起。

2.一种步态训练装置，具有安装在基架中的步行板，所述基架具有平面支撑结构，其中，所述支撑结构通过支撑元件弹性地支撑在所述基架上，使得在使用中，所述支承结构在所述基架中的摆动及其运动的主要水平分量由使用者施加的触地力引起。

3.根据权利要求1或2所述的步态训练装置，其中支撑元件作为支撑体连接，其第一端连接到所述基架，第二端连接到跑步机机架或所述步行板的平面支撑结构。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的步态训练装置，其中支撑体被适配和/或连接成使得它们基本上一方面阻挡或偏转跑步机机架或支撑结构的运动的垂直分量，另一方面阻挡或偏转所述基架的运动的垂直分量，从而导致用户施加的触地力转换成具有主要水平分量的摆动。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的步态训练装置，其中跑步机机架或步行板在平面图中是矩形的，并且在矩形跑步机机架的每一端处或附近提供至少一个支撑构件，将所述跑步机机架弹性地连接到所述基架，或者在矩形跑步机机架或所述步行板的前边缘或后边缘的每个端点处或附近提供至少一个支撑元件，所述支撑元件将跑步机机架弹性地连接到所述基架中的悬挂点，并且在所述跑步机机架的前边缘或后边缘中的另一个处基本上可移动或可旋转地安装在所述基架中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的步态训练装置，其中所述支撑元件被设计为基本上刚性但可移动的主体，特别是球或滚动体，或者被设计为部分地或沿着整个支撑元件具有弹性柔性的主体。

7.根据权利要求6所述的步态训练装置，其中每个球或滚动元件安装成至少在所述基架的纵向方向上在所述基架的槽中移动，所述槽的半径基本上大于所述球或所述滚动元件的半径，并且安装在所述跑步机机架下侧的滚珠或滚动元件轴承壳中，反之亦然。

8.根据前述权利要求之一所述的步态训练装置，其中为所述跑步机机架或所述步行板的横向或前部区域提供锁定装置，所述锁定装置特别具有用于在所述跑步机机架和所述基架之间形成剩余活动性的弹性元件。

9.根据前述权利要求中任一项所述的步态训练装置，其中阻尼装置和/或返回装置与所述跑步机机架或所述步行板或作为整体的每个步行板或每个支撑元件相关联，用于调节由触地力和/或所述跑步机机架返回到所述起始位置引起的所述跑步机机架或所述步行板的振动的预定阻尼。

10.根据前述权利要求中任一项所述的步态训练装置，其中所述跑步机机架或所述步行板设置有电动、电磁、气动或液压致动器，用于提供所述跑步机机架或所述步行板相对于所述基架的可调节的前后倾斜和/或横向倾斜，和/或用于在所述基架中产生所述跑步机机架或所述步行板的独立于使用者的运动。

11.根据权利要求10所述的步态训练装置，其中提供至少一个电磁致动器，所述电磁致动器以以下方式响应由所述基架中的触地力产生的所述跑步机机架或所述步行板的振荡运动：在所述跑步机机架的预定偏转量处，通过磁力检测到所述跑步机机架的偏转量，并且受到附加运动分量的作用；或者通过电磁体再次释放；或者通过接通或断开来实现所述跑步机机架或所述步行板相对于所述基架的附加运动分量。

12.根据前述权利要求之一所述的步态训练装置，其中用于实现所述跑步机的速度变化的控制装置与所述跑步机的驱动器相关联，特别是所述控制装置基于随机发生器或训练程序存储器的输出信号进行控制。

13.根据前述权利要求之一所述的步态训练装置，其中用于检测行走或跑步表面上的触地和可选的触地点以及触地力的压力/力检测传感器系统被分配给环形带或板条带或所述步行板，并且所述步行带装置包括用于评估所述力检测传感器系统的信号的触地评估单元，其中，所述力检测传感器系统尤其包括用于触地力的空间分辨检测的应变仪和/或压力传感器阵列。

14.根据权利要求13所述的步态训练装置，其中所述触地评估单元通过信号输入端连接到传感器系统，所述传感器系统用于检测所述跑步机机架或所述基架中的所述步行板的振动状态并且以以下方式设计：当评估所述触地力时，所述跑步机机架在所述基架中的振动状态或振动行为被考虑在内。

15.根据权利要求13或14所述的步态训练装置，其中，所述触地评估单元连接到光学和/或声学显示装置，并且提供显示/输出控制，包括用于处理所述压力传感器系统的所述评估结果的处理装置，以影响虚拟行走环境的显示或训练指令的输出。