CN220457309U - 自动适应人体运动姿态的减重装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动适应人体运动姿态的减重装置，包括压力传感器、模数转换芯片、减重电机正反转控制电路和主控芯片；模数转换芯片连接有信号采集接口，压力传感器与信号采集接口连接，模数转换芯片的信号输出端与主控芯片连接；减重电机正反转控制电路包括第一继电器、第二继电器、第一三极管和第二三极管，第一继电器的触点端和第二继电器的触点端分别处于减重电机的两路驱动电路上，且这两路驱动电路的电流方向相反。本实用新型的减重装置可实现，当人体重心发生变化导致实际减重值与设定减重值产生偏差时，可自动控制减重电机，以实现减重值的自适应调整，尽可能维持实际减重值的恒定，保持与设定减重值一致。

Description

自动适应人体运动姿态的减重装置

技术领域

本实用新型涉及康复训练技术领域，尤其涉及一种自动适应人体运动姿态的减重装置。

背景技术

在当今社会中，对于中风、偏瘫等疾病造成的后遗症的康复训练越来越重视，而其中的下肢康复训练更是重中之中，这是关系到一个人能否正常行动的重要标准。

目前，市面上的减重训练系统虽然会设置有压力传感器，以方便进行减重值的检测和设置，但是对减重值的调整仍然靠人工操作系统(输入指令以操控减重电机，又或者是其他人为操作)，很多情况下具有诸多不便。

实际上，患者在行走过程中，姿态的变化会导致重心发生变化，此时的实际减重值会与设定减重值出现偏差，特别是在进行上下楼梯康复训练时，重心变化较大，导致减重偏差值较大。虽然压力传感器可检测到实际的减重值，但考虑到重心变化的随机性和高频率的特点，靠人工操作系统来进行调整减重值并不现实。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种自动适应人体运动姿态的减重装置，当人体重心发生变化导致实际减重值与设定减重值产生偏差时，可自动控制减重电机，以实现减重值的自适应调整，尽可能维持实际减重值的恒定，保持与设定减重值一致。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种自动适应人体运动姿态的减重装置，包括压力传感器、模数转换芯片、减重电机正反转控制电路和主控芯片；所述模数转换芯片连接有信号采集接口，所述压力传感器与信号采集接口连接，所述模数转换芯片的信号输出端与主控芯片连接；所述减重电机正反转控制电路包括第一继电器、第二继电器、第一三极管和第二三极管，所述第一继电器的线圈端和所述第二继电器的线圈端分别连接工作电压，所述第一三极管的基极连接主控芯片的一路控制信号，集电极连接第一继电器的线圈端，发射极连接GND，所述第二三极管的基极连接主控芯片的另一路控制信号，集电极连接第二继电器的线圈端，发射极连接GND，所述第一继电器的触点端和所述第二继电器的触点端分别处于减重电机的两路驱动电路上，且这两路驱动电路的电流方向相反。

进一步地，所述压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述信号采集接口包括第一信号采集接口和第二信号采集接口，所述模数转换芯片包括第一模数转换芯片和第二模数转换芯片。

进一步地，所述第一压力传感器通过第一信号采集接口连接第一模数转换芯片，所述第二压力传感器通过第二信号采集接口连接第二模数转换芯片，所述第一模数转换芯片的信号输出端和所述第二模数转换芯片的信号输出端分别连接主控芯片。

进一步地，所述第一信号采集接口和所述第二信号采集接口均为拔插式接口。

进一步地，所述第一继电器的触点端包括第一公共触点、第一常开触点和第一常闭触点，所述第一常开触点连接电机驱动电压，第一常闭触点连接GND。

进一步地，所述第二继电器的触点端包括第二公共触点、第二常开触点和第二常闭触点，所述第二常开触点连接电机驱动电压，第二常闭触点连接GND。

进一步地，所述第一公共触点和所述第二公共触点分别连接减重电机的正极和负极。

进一步地，所述减重电机正反转控制电路通过电机驱动接口与减重电机连接，所述电机驱动接口为拔插式接口。

进一步地，所述模数转换芯片采用HX711；所述主控芯片采用STM32F103RCT6。

进一步地，所述减重装置还包括有穿戴防护服，所述压力传感器设置在穿戴防护服中，所述穿戴防护服通过拉绳与减重电机连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型所提供的自动适应人体运动姿态的减重装置，包括压力传感器、模数转换芯片、减重电机正反转控制电路和主控芯片；当人体重心发生变化导致实际减重值与设定减重值产生偏差时，可自动控制减重电机，以实现减重值的自适应调整，尽可能维持实际减重值的恒定，保持与设定减重值一致。

附图说明

图1为本实施例的自动适应人体运动姿态的减重装置的模块原理图；

图2为本实施例的减重装置的第一模数转换芯片的电路原理图；

图3为本实施例的减重装置的第二模数转换芯片的电路原理图；

图4为本实施例的减重装置的减重电机正反转控制电路的电路原理图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参考图1-图4，本实用新型实施例提供了一种自动适应人体运动姿态的减重装置。该减重装置包括压力传感器、模数转换芯片、减重电机正反转控制电路和主控芯片，模数转换芯片连接有信号采集接口，压力传感器与信号采集接口连接，模数转换芯片的信号输出端与主控芯片连接；其中，压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，信号采集接口包括第一信号采集接口P1和第二信号采集接口P1，模数转换芯片包括第一模数转换芯片D2和第二模数转换芯片D4，两者均采用HX711模数转换芯片。

在本实施例的减重装置中，第一压力传感器通过第一信号采集接口P1连接第一模数转换芯片D2，第二压力传感器通过第二信号采集接口P2连接第二模数转换芯片D4，第一模数转换芯片D2的信号输出端DOUT和第二模数转换芯片D4的信号输出端DOUT分别连接主控芯片；其中，第一信号采集接口P1和第二信号采集接口P2均为拔插式接口。

在本实施例的减重装置中，主控芯片可采用STM32F103RCT6。

在本实施例的减重装置中，减重电机正反转控制电路包括第一继电器Q11、第二继电器Q12、第一三极管Q5和第二三极管Q7；第一继电器Q11的线圈端和第二继电器Q12的线圈端分别连接工作电压，第一三极管Q5的基极连接主控芯片的一路控制信号MOT2_SW，第一三极管Q5的集电极连接第一继电器Q11的线圈端，第一三极管Q5的发射极连接GND，第二三极管Q 7的基极连接主控芯片的另一路控制信号MOT2_RS，第二三极管Q 7的集电极连接第二继电器的线圈端，第二三极管Q 7的发射极连接GND，第一继电器Q11的触点端和第二继电器Q12的触点端分别处于减重电机的两路驱动电路上，且这两路驱动电路的电流方向相反。

在本实施例的减重装置中，第一继电器Q11的触点端包括第一公共触点、第一常开触点和第一常闭触点，第一常开触点连接电机驱动电压，第一常闭触点连接GND；第二继电器Q12的触点端包括第二公共触点、第二常开触点和第二常闭触点，第二常开触点连接电机驱动电压，第二常闭触点连接GND；第一公共触点和所述第二公共触点分别连接减重电机的正极和负极。具体来说，减重电机为直流驱动的电机，当第一继电器Q11的线圈端导通使得第一常开触点吸合时，和第二继电器Q12的线圈端导通使得第二常开触点吸合时，两种情况下减重电机的工作电流方向相反，从而减重电机的转向相反。

在本实施例的减重装置中，减重电机正反转控制电路通过电机驱动接口P8与减重电机连接，该电机驱动接口P8为拔插式接口。

在本实施例的减重装置中，还包括有穿戴防护服，压力传感器设置在穿戴防护服中，穿戴防护服通过拉绳与减重电机连接；关于压力传感器、穿戴防护服、减重电机等之间应该如何设置，属于现有技术，在此不再赘述。

本实用新型实施例的自动适应人体运动姿态的减重装置，其工作过程如下：

当康复训练人员穿戴好防护服，设定好减重值后，减重装置开始运行，第一压力传感器和第二压力传感器将减重值信号回传到模数转换芯片HX711，经过HX711处理后传输至主控芯片，即通过第一压力传感器和第二压力传感器等对实际的减重值进行实时监控；

当人体姿态发生变化，则重心会产生偏移，当重心向上偏移，则根据压力传感器的信号反馈，主控芯片得到的监测结果是实际减重值比设定减重值要小，此时主控芯片向第一三极管Q5的基极输出控制信号MOT2_SW(实质为PWM电平)，使第一三极管Q5导通，减重电机的其中一路驱动电路导通，减重电机转动进行收缩动作，从而提高实际减重值，即实现动态收缩；

当重心向下偏移，则根据压力传感器的信号反馈，主控芯片得到的监测结果是实际减重值比设定减重值要大，此时主控芯片向第二三极管Q7的基极输出控制信号MOT2_RS(实质为PWM电平)，使第二三极管Q7导通，减重电机的另外一路驱动电路导通，减重电机往反方向转动进行放松动作，从而降低实际减重值，即实现动态放松。

本实用新型实施例的自动适应人体运动姿态的减重装置，其优点如下：

当人体重心发生变化导致实际减重值与设定减重值产生偏差时，可自动控制减重电机实现动态收放，从而实现减重值的自适应调整，尽可能维持实际减重值的恒定，保持与设定减重值一致；

采用两个压力传感器的目的是减少稳重误差；若仅采用单个压力传感器，则误差会相对较大；

第一信号采集接口P1、第二信号采集接口P2以及电机驱动接口P7均采用拔插式接口，如此可将电路模块独立拆装，以方便维护检修。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种自动适应人体运动姿态的减重装置，其特征在于，包括压力传感器、模数转换芯片、减重电机正反转控制电路和主控芯片；所述模数转换芯片连接有信号采集接口，所述压力传感器与信号采集接口连接，所述模数转换芯片的信号输出端与主控芯片连接；所述减重电机正反转控制电路包括第一继电器、第二继电器、第一三极管和第二三极管，所述第一继电器的线圈端和所述第二继电器的线圈端分别连接工作电压，所述第一三极管的基极连接主控芯片的一路控制信号，集电极连接第一继电器的线圈端，发射极连接GND，所述第二三极管的基极连接主控芯片的另一路控制信号，集电极连接第二继电器的线圈端，发射极连接GND，所述第一继电器的触点端和所述第二继电器的触点端分别处于减重电机的两路驱动电路上，且这两路驱动电路的电流方向相反。

2.如权利要求1所述的自动适应人体运动姿态的减重装置，其特征在于，所述压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述信号采集接口包括第一信号采集接口和第二信号采集接口，所述模数转换芯片包括第一模数转换芯片和第二模数转换芯片。

3.如权利要求2所述的自动适应人体运动姿态的减重装置，其特征在于，所述第一压力传感器通过第一信号采集接口连接第一模数转换芯片，所述第二压力传感器通过第二信号采集接口连接第二模数转换芯片，所述第一模数转换芯片的信号输出端和所述第二模数转换芯片的信号输出端分别连接主控芯片。

4.如权利要求3所述的自动适应人体运动姿态的减重装置，其特征在于，所述第一信号采集接口和所述第二信号采集接口均为拔插式接口。

5.如权利要求1所述的自动适应人体运动姿态的减重装置，其特征在于，所述第一继电器的触点端包括第一公共触点、第一常开触点和第一常闭触点，所述第一常开触点连接电机驱动电压，第一常闭触点连接GND。

6.如权利要求5所述的自动适应人体运动姿态的减重装置，其特征在于，所述第二继电器的触点端包括第二公共触点、第二常开触点和第二常闭触点，所述第二常开触点连接电机驱动电压，第二常闭触点连接GND。

7.如权利要求6所述的自动适应人体运动姿态的减重装置，其特征在于，所述第一公共触点和所述第二公共触点分别连接减重电机的正极和负极。

8.如权利要求1所述的自动适应人体运动姿态的减重装置，其特征在于，所述减重电机正反转控制电路通过电机驱动接口与减重电机连接，所述电机驱动接口为拔插式接口。

9.如权利要求1所述的自动适应人体运动姿态的减重装置，其特征在于，所述模数转换芯片采用HX711；所述主控芯片采用STM32F103RCT6。

10.如权利要求1所述的自动适应人体运动姿态的减重装置，其特征在于，所述减重装置还包括有穿戴防护服，所述压力传感器设置在穿戴防护服中，所述穿戴防护服通过拉绳与减重电机连接。