專利名稱：步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及康復(fù)器材領(lǐng)域使用的下肢康復(fù)器械，特別是一種針對由于 脊髓創(chuàng)傷、卒中等各種原因造成下肢不能行走的人進行行走訓(xùn)練和測試應(yīng)用的 步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前針對由于創(chuàng)傷、卒中、脊髓等各種原因造成下肢不能行走的人需要進 行步態(tài)行走訓(xùn)練，從而幫助使用者維持下肢的正常運動， 一方面為了保持肌肉 的活性，另一方面還需要適當(dāng)刺激肌肉以促進恢復(fù)。目前市場上的下肢步態(tài)訓(xùn) 練康復(fù)器材主要是橢圓機，由于其設(shè)計為站立式訓(xùn)練，往往只有那些能夠自行 站立的使用者才能進行該項訓(xùn)練。此外，現(xiàn)有的橢圓機，都是像普通健身用自 行車一樣，都是由使用者自行發(fā)力，橢圓機被動旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)步態(tài)訓(xùn)練。在 這樣的情況下，對于那些下肢完全癱瘓、或者基本喪失運動能力，以及那些全 身癱瘓的人群，現(xiàn)有的橢圓機無法適用，因此只能采用由第三人人工推拿、按 摩等方式維持人體訓(xùn)練。這樣實際上需要一個專人來照顧患者，而且人力也并 不能夠模仿人的行走運動，相對真正的步態(tài)訓(xùn)練而言，由于運動量太小，運動 方式簡單，實際上使得康復(fù)效果大大折扣。在電機旋轉(zhuǎn)運動的控制領(lǐng)域，已經(jīng) 有一些較為成熟的控制系統(tǒng)，可以應(yīng)用在本實用新型所述的步態(tài)訓(xùn)練器中。本 實用新型所述的控制電機運動的測量控制系統(tǒng)已經(jīng)為名稱為直流電機作為測力 裝置的測量控制方法及其實現(xiàn)裝置(申請?zhí)枮?00710133369. X)的中國專利所 公開。 發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種能夠有效進行康 復(fù)訓(xùn)練的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)。
技術(shù)方案本實用新型所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，它包括床體、床體與人體雙 腳相對應(yīng)的位置設(shè)有輔助人體進行下肢步態(tài)訓(xùn)練的橢圓機，橢圓機由與床體連 接的第四電機驅(qū)動，第四電機運動狀態(tài)由測量控制系統(tǒng)控制。
本實用新型中控制直流電機的測量控制系統(tǒng)，可以采用電機控制領(lǐng)域常用 的控制方式實現(xiàn)。
研究表明，下肢承受力量的不同，對下肢的肌肉神經(jīng)進行恢復(fù)性刺激的強 度也不同，因而不同的康復(fù)階段，應(yīng)當(dāng)使用不同強度的康復(fù)方式。本實用新型 為了使人體不僅能夠在平躺狀態(tài)下進行步態(tài)訓(xùn)練，也能在0度水平到90度垂直 之間的任意角度選擇適合自己承受能力的運動角度，設(shè)計了一種可以旋轉(zhuǎn)的床 體。所述床體包括床架以及與床架活動連接的旋轉(zhuǎn)架，從而使旋轉(zhuǎn)架可以與床 架之間形成使用者所需要的夾角。旋轉(zhuǎn)架上與人體背部對應(yīng)一面設(shè)有床墊，床 墊與橢圓機間設(shè)有連桿，連桿兩端分別和床墊以及橢圓機的腳踏活動連接，連 桿與人體膝蓋彎曲相對應(yīng)的位置設(shè)有活動節(jié)。這樣，當(dāng)橢圓機運動時，腳踏部 分模仿人的步態(tài)運動，連桿之間的活動節(jié)能夠伴隨人腿部膝蓋的彎曲而自然彎 曲。連桿與床墊活動連接，可以配合人體大腿關(guān)節(jié)的運動。必要時，也可以將 人的腿部與連桿用綁扎帶固定起來。
本實用新型中，優(yōu)選地，連桿以活動節(jié)兩側(cè)的兩段為可調(diào)節(jié)長短的伸縮節(jié)， 伸縮節(jié)由外套筒和內(nèi)立柱構(gòu)成可伸縮的結(jié)構(gòu)，外套筒上設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)螺母。由 此，使用者可以根據(jù)各自腿部和身長比例的不同，調(diào)節(jié)到適合自己的長度。
本實用新型中，優(yōu)選地，所述床架上設(shè)有第一推桿電機，第一推桿電機通 過第一推桿控制床架與旋轉(zhuǎn)架之間的旋轉(zhuǎn)角度。因此可以不需要人力，通過第 一推桿電機控制第一推桿將旋轉(zhuǎn)架角度調(diào)整到使用者需要的與水平床體呈0度 到90度之間的任意夾角位置并固定下來。由此，第一推桿電機、床架以及旋轉(zhuǎn) 架構(gòu)成了一個站立系統(tǒng)，使用者可以在該站立系統(tǒng)的輔助下模仿人體站立的姿 勢。
優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)架上設(shè)有第二推桿電機，第二推桿電機通過第二推桿的長度 調(diào)節(jié)控制床墊的具體位置。由此，床墊在旋轉(zhuǎn)架上的具體位置也可以配合連桿 的伸縮，滿足不同身高的使用者的需要。
本實用新型中，優(yōu)選地，所述床架分為上、下支撐架，上、下支撐架之間 通過升降架連接，下支撐架上設(shè)有第三推桿電機，第三推桿電機通過第三推桿 控制升降架的起落。由此，床體的高度可以自由調(diào)節(jié)，在旋轉(zhuǎn)架豎直到90度的 時候，將上支撐架調(diào)高，以配合人體站立時的訓(xùn)練。由此，通過上、下支撐架、 升降架以及第三推桿電機構(gòu)成升降系統(tǒng)，控制整個床體的升降。
本實用新型中，所述上支撐架通過轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)連接。
本實用新型中，旋轉(zhuǎn)架兩側(cè)設(shè)有用于固定綁扎帶的固定桿，對于那些沒有 完全知覺的人，可以使用綁扎帶對人體進行固定，以防止在傾斜角度進行步態(tài) 訓(xùn)練是，人體下滑造成損傷。對于下肢知覺較弱的人，也可以在橢圓機的腳踏
上設(shè)置用于固定人腳的綁扎帶，從而使腳踏能夠帶動人的雙腳運動。 本實用新型中，測量控制系統(tǒng)包括運算控制電路和判斷信號輸入模塊，測量控 制系統(tǒng)包括測量電路、運算控制電路和判斷信號輸入模塊，其中運算控制電路 分別與所述第四電機和測量電路連接，判斷信號輸入模塊與運算控制電路連接； 安裝在第四電機上的編碼器以及判斷信號輸入模塊直接傳輸信號到運算控制電 路，第四電機通過測量電路將信號傳輸?shù)竭\算控制電路。由此，可以實現(xiàn)本實 用新型所需要的通過橢圓機帶動人體進行主動訓(xùn)練，由該測量控制系統(tǒng)控制的 橢圓機， 一方面可以根據(jù)外部的設(shè)定，確定轉(zhuǎn)速，時間等基本參數(shù)，帶動人體 進行下肢步態(tài)訓(xùn)練；更重要的是，本實用新型所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)在人體訓(xùn)練 發(fā)生痙攣或僵直時，能智能的停止轉(zhuǎn)動，然后進行反轉(zhuǎn)等運動，從而有效防止 了使用者因為康復(fù)器材的原因發(fā)生二次損傷。
本實用新型中，優(yōu)選地，所述第四電機為調(diào)速電機，其輸出軸一端切槽直 接通過皮帶連接橢圓機的皮帶輪，由此簡化了部件設(shè)計，降低了出錯率。
有益效果本實用新型所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，能夠使人體在平躺、站立、 斜躺等任何的角度進行下肢步態(tài)訓(xùn)練，能夠有效地幫助人體進行積極主動地康 復(fù)。更重要的是，本實用新型提供的主動康復(fù)方式，通過橢圓機帶動人體下肢 進行步態(tài)訓(xùn)練，通過智能的測量控制系統(tǒng)，既能達到康復(fù)訓(xùn)練的目的，又能有 效防止二次受傷。同時，本實用新型可通過外部綁扎帶，協(xié)助高度癱瘓的人進 行下肢康復(fù)訓(xùn)練。

圖1為本實用新型實施方式的結(jié)構(gòu)圖。 圖2為本實用新型實施方式的垂直狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 圖3為本實用新型實施方式的傾斜狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 圖4為本實用新型實施方式的平放狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 圖5為本實用新型實施方式中測量控制系統(tǒng)示意圖。 圖6為本實用新型測量控制系統(tǒng)一種實施方式的電路圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式做更進一步的解釋。 圖1為本實用新型實施方式的結(jié)構(gòu)圖。本實用新型一種實施方式所述步態(tài) 訓(xùn)練系統(tǒng)，其機電部分包括床體，在床體與人體雙腳相對應(yīng)的一側(cè)設(shè)置有輔助 人體進行下肢步態(tài)訓(xùn)練的橢圓機l。橢圓機l由與床體連接的第四電機2驅(qū)動。
所述第四電機2為調(diào)速電機，其輸出軸一端切槽直接通過皮帶連接橢圓機1的 皮帶輪。所述床體包括床架以及與床架活動連接的旋轉(zhuǎn)架3。床架分為上支撐架 12、下支撐架13，上、下支撐架12、 13之間通過升降架14連接。上支撐架12 一側(cè)通過轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)架3旋轉(zhuǎn)連接，所述旋轉(zhuǎn)架3可以通過第一推桿8控制其 繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度。第一推桿8由與床架的上支撐架12相連的第一推桿電 機9控制運動。旋轉(zhuǎn)架3上與人體背部對應(yīng)一面設(shè)有床墊4，床墊4與橢圓機1 間設(shè)有四根連桿5，每根連桿5的兩端分別通過連桿轉(zhuǎn)軸和床墊4以及橢圓機1 的腳踏6活動連接，從而使得每兩根連桿5分別通過轉(zhuǎn)軸安裝在橢圓機腳踏部 分的兩側(cè)，腳踏6的前方與橢圓機1的輸出轉(zhuǎn)軸相連。橢圓機的腳踏下方床架 的下支撐架13上設(shè)有用于控制腳踏6行進的軌道18。連桿5與人體膝蓋彎曲相 對應(yīng)的位置設(shè)有活動節(jié)7。當(dāng)橢圓機l工作時，帶動腳踏6前端以其旋轉(zhuǎn)軌跡運 動，腳踏6后端與軌道18滑動連接，從而模仿人行走的步態(tài)，同時腳踏6與連 桿5旋轉(zhuǎn)連接，使得連桿5能夠與人腿部的自然彎曲配合，實現(xiàn)下肢步態(tài)綜合 訓(xùn)練。連桿5為以活動節(jié)7為連接處，分為兩節(jié)，每節(jié)設(shè)置未可調(diào)節(jié)長短的伸 縮節(jié)，伸縮節(jié)由外套筒和內(nèi)立柱構(gòu)成可伸縮的結(jié)構(gòu)，外套筒設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)螺母。 旋轉(zhuǎn)架3兩側(cè)設(shè)有用于固定綁扎帶的固定桿17。對于下肢知覺較弱的人，也可 以在橢圓機1的腳踏6上設(shè)置用于固定人腳的綁扎帶，從而使腳踏6能夠帶動 人的雙腳進行地步態(tài)訓(xùn)練。由此，橢圓機1、第四電機2、連桿5以及軌道18 構(gòu)成模仿人體進行步態(tài)訓(xùn)練的步態(tài)軌道系統(tǒng)。
本實用新型實施方式中，第一、第二、第三推桿電機均為普通的推桿電機 即可以實現(xiàn)電機的自動控制。
圖2為本實用新型實施方式的垂直狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，下支撐架13 上設(shè)有第三推桿電機16，第三推桿電機16通過第三推桿15控制升降架14的起 落。旋轉(zhuǎn)架3上設(shè)有第二推桿電機11，第二推桿電機11通過第二推桿10控制 床墊4的位置，上支撐架12上還可以設(shè)有有助于床墊4移動的滑動角鋼(圖中 未示出)。當(dāng)?shù)谝煌茥U電機9、第三推桿電機16分別控制第一推桿8以及第三推 桿15伸長到最長時，升降架14張開到最大，此時上、下支撐架12、 13之間的 距離最大，同時旋轉(zhuǎn)架3為90度垂直位置，使用者可以倚靠在床墊4上進行步 態(tài)訓(xùn)練。
圖3為本實用新型實施方式的傾斜狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，當(dāng)?shù)谝煌茥U 電機9、第三推桿電機16分別控制第一推桿8以及第三推桿15伸長到一定位置時，升降架14張開，上、下支撐架12、 13之間的距離變大，同時旋轉(zhuǎn)架3為 45度位置，使用者可以平躺在床墊4上進行步態(tài)訓(xùn)練。
圖4為本實用新型實施方式的平放狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，當(dāng)?shù)谝煌茥U 電機9 (圖中不可見)、第三推桿電機16分別控制第一推桿8以及第三推桿15 (圖中不可見)完全收縮時，升降架14緊縮，上、下支撐架12、 13之間的距 離最短，同時旋轉(zhuǎn)架3為0度水平位置，使用者可以平躺在床墊4上進行步態(tài) 訓(xùn)練。
圖5為本實用新型實施方式中測量控制系統(tǒng)示意圖。圖6為本實用新型測 量控制系統(tǒng)一種實施方式的電路圖。如圖5所示，本實用新型實施方式中控制 第四電機2運動狀態(tài)的測量控制系統(tǒng)包括安裝在第四電機2上的編碼器52、測 量電路53、運算控制電路54時鐘電路56及判斷信號輸入器55，其中運算控制 電路54由數(shù)字電路集成芯片MEGA88替代。如圖6所示，本實施方式中，第四 電機2采用調(diào)速電機，其輸出軸一端切槽直接通過皮帶連接橢圓機的皮帶輪。 調(diào)速電機2的一極通過電阻R19、電阻R21與地線連接，電阻R19與電阻R21之 間A點引出電壓正信號并傳送到集成芯片MEGA88的引腳PC2;調(diào)速電機2另一 極通過測量電路53與集成芯片MEGA88的引腳PCO相連。編碼器52安裝在調(diào)速 電機2上，感應(yīng)調(diào)速電機2的轉(zhuǎn)速信號，并分別與集成芯片MEGA88的引腳PC2、 PC3及PC4相連，其中編碼器52的引腳2還通過電阻R4與VCC相連。時鐘電路 56分別與集成芯片MEGA88的引腳PB6、 PB7相連。判斷信號輸入器55分別與集 成芯片MEGA88的引腳PDO、 PD1相連。
其中測量電路53將調(diào)速電機2電壓、電流信號轉(zhuǎn)化并傳送給集成芯片 MEGA88。如圖6所示，集成芯片MEGA88的引腳PCO依次與電阻R16、 R17、 R8、 R20、 R24及地線串聯(lián)MEGA88的引腳PC0與電阻R16為C點的電流信號；調(diào)速電 機2另一極連接在電阻R17與R8之間，并與R1及地線連接；R20與R24之間B 點引出電壓負(fù)信號并傳送到集成芯片MEGA88的引腳PC3;電阻R17與R8引出線 路通過電容Cll與地線相連；電阻R16與R17引出線路通過電容C12與地線相 連；二極管D3與電容C12并聯(lián)，防止非正常電流燒壞該測量控制實現(xiàn)裝置。其中時鐘電路56根據(jù)集成芯片MEGA88脈沖信號計算工作時間。如圖6所 示，電容C7串聯(lián)在集成芯片MEGA88的引腳PB6與地線之間；電容C8串聯(lián)在集 成芯片MEGA88的引腳PB7與地線之間；晶振XI串聯(lián)在集成芯片MEGA88的引腳 PB6與引腳PB7之間。
根據(jù)A點、B點電壓v、 C點電流i、電機轉(zhuǎn)速n以及數(shù)字芯片時鐘時間t， 可以測量出調(diào)速電機外部作用力的數(shù)值。將該作用力數(shù)值與判斷信號輸入器55 輸入的數(shù)值比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整電機的工作狀態(tài)。
在本實用新型所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)中，使用者通過判斷信號輸入器選定的 工作模式，可以控制電機帶動橢圓機的腳踏板以每分鐘十圈的速度旋轉(zhuǎn)。同時 數(shù)字電路集成芯片實時測量電機在使用者踩踏時施加給調(diào)速電機的作用力當(dāng) 檢測到的作用力在設(shè)定力值范圍內(nèi)發(fā)生的變化，本裝置可以根據(jù)使用者的用力 狀況減緩或增加電機轉(zhuǎn)速，以提高康復(fù)效果；當(dāng)使用者腿部出現(xiàn)痙攣或者僵直 等不良狀況時，即檢測的作用力超出了設(shè)定范圍時，本裝置可以控制調(diào)速電機 停止轉(zhuǎn)動、反向轉(zhuǎn)動或減慢轉(zhuǎn)動速度，以達到保護使用者身體安全的目的。
本實用新型的實施方式提供一種能供訓(xùn)練者從平躺狀態(tài)一直到站立狀態(tài)等 不同體位情況下的步態(tài)訓(xùn)練，本實用新型可以使訓(xùn)練者從完全被動訓(xùn)練到助力 訓(xùn)練到主動訓(xùn)練，本實用新型同時具有同步智能測試系統(tǒng)，能確保訓(xùn)練者安全 可靠的訓(xùn)練。
本實用新型提供了一種步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)的思路及方法，具體實現(xiàn)該技術(shù)方案 的方法和途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對 于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可 以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。本 實施例中未明確的各組成部份均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，它包括床體、床體與人體雙腳相對應(yīng)的位置設(shè)有輔助人體進行下肢步態(tài)訓(xùn)練的橢圓機(1)，橢圓機(1)由與床體連接的第四電機(2)驅(qū)動，第四電機(2)的運動狀態(tài)由測量控制系統(tǒng)控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述床體包括床架 以及與床架活動連接的旋轉(zhuǎn)架(3);旋轉(zhuǎn)架(3)與人體背部對應(yīng)一面設(shè)有床墊(4)，床墊(4)與橢圓機(1)之間設(shè)有連桿(5);連桿(5)兩端分別和床墊 (4)以及橢圓機(1)的腳踏(6)活動連接，連桿(5)與人體膝蓋彎曲相對 應(yīng)的位置設(shè)有活動節(jié)(7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，連桿(5)為可調(diào) 節(jié)長短的伸縮節(jié)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述床架上設(shè)有第 一推桿電機(9)，第一推桿電機(9)通過第一推桿(8)控制床架與旋轉(zhuǎn)架(3) 之間的旋轉(zhuǎn)角度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)架(3) 上設(shè)有第二推桿電機(11)，第二推桿電機(11)通過第二推桿(10)控制床墊(4)的位置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述床架分為上支 撐架(12)和下支撐架(13)，上支撐架(12)和下支撐架(13)之間通過升降 架(14)連接，下支撐架(13)上設(shè)有第三推桿電機(16)，第三推桿電機(16) 通過第三推桿(15)控制升降架(14)的起落。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，上支撐架(12)與 旋轉(zhuǎn)架(3)旋轉(zhuǎn)連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)架(3)兩側(cè) 設(shè)有用于固定綁扎帶的固定桿(17)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，測量控制系統(tǒng)包括 測量電路(53)、運算控制電路(54)和判斷信號輸入模塊(55)，其中運算控 制電路(54)分別與所述第四電機(2)以及測量電路(53)連接；判斷信號輸 入模塊(55)與運算控制電路(54)連接；安裝在第四電機(2)上的編碼器(52) 以及判斷信號輸入模塊(55)直接傳輸信號到運算控制電路(54)，第四電機(2) 通過測量電路(53)將信號傳輸?shù)竭\算控制電路(54)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述第四電機(2) 為調(diào)速電機，其輸出軸一端切槽直接通過皮帶連接橢圓機的皮帶輪。
專利摘要本實用新型所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，它包括床體、床體與人體雙腳相對應(yīng)的一側(cè)設(shè)置有輔助人體進行下肢步態(tài)訓(xùn)練的橢圓機，橢圓機由與床體連接的第四電機驅(qū)動，第四電機運動狀態(tài)由測量控制系統(tǒng)控制。本實用新型所述的步態(tài)訓(xùn)練系統(tǒng)，能夠使人體在平躺、站立、斜躺等任何的角度進行下肢步態(tài)訓(xùn)練，能夠有效地幫助人體進行積極主動地康復(fù)。更重要的是，本實用新型提供的主動康復(fù)方式，通過橢圓機帶動人體下肢進行步態(tài)訓(xùn)練，通過智能的測量控制系統(tǒng)，既能達到康復(fù)訓(xùn)練的目的，又能有效防止二次受傷。同時，本實用新型可通過外部綁扎帶，協(xié)助高度癱瘓的人進行下肢康復(fù)訓(xùn)練。
文檔編號A61H1/00GK201194896SQ200820035460
公開日2009年2月18日 申請日期2008年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者宏 施, 燕鐵斌 申請人:南京康龍威科技實業(yè)有限公司