技术领域
[0001] 本实用新型属于运动支具测量领域，具体是指一种转轴结构运动康复设备。
背景技术
[0002] 目前，运动康复训练在很大程度上可以借助设备进行。在这些设备中，大量采用了转轴结构，如上肢训练转盘、上肢拉伸训练器、阻
力脚踏车、
跑步机、四肢力量训练器具等。如果某一转轴结构的康复设备是有源的，转轴通常作为与
电机相连接的动力传输枢纽、调速或传动部件，驱动设备上与使用者
接触的部件联合运动，引导或主动牵引使用者进行运动训练；如果某一设备是无源的，转轴通常作为使用者往复性运动或周期运动的转换点和
支撑点，协助或支撑患者进行主动运动康复训练。这类转轴结构的运动康复设备，尤其是无源类，通常为实现某一单一功能而设计的，其结构简单、价格低廉且没有
数据处理能力，因此也就不具备对训练过程进行监控、提示或指导的功能。对于自行使用此类设备进行康复训练的使用者，医生也无法了解其训练
质量和实际运
动能力，故而对指导与
治疗带来了一定的困难。
[0003] 如果能为已有的运动康复设备安装一个具有监控和分析功能的配件，将极大提高原有设备的医学价值和用户体验。为实现这一目标，这一配件必须具备运动捕获及相关数据处理功能。
专利号为ZL2011205619611的专利公开了一种基于微型
传感器的交互式上肢康复设备，采用多个穿戴式传感器对上肢运动进行
跟踪，实现交互式训练。但这一实用新型的数据处理流程专为上肢运动模式设计，无法应用到具备周期性/往复性的转轴运动上。此外，这一实用新型采用
贝叶斯网络对多个传感器的数据进行融合，复杂程度过高，不适用于相对简单的转轴运动。目前，还没有采用单独一个传感器和一套
软件实现对运动康复设备进行监控和数据分析的成熟技术。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于克服上述问题，提供一种转轴结构运动康复设备，降低了设备的设置难度，很好的提高了设备的使用灵活性，能够简单方便的对患者的恢复运动的数据进行采集与处理，从而使得患者可以根据数据更加科学的进行恢复性训练，极大的提高了患者的恢复效果。
[0005] 本实用新型的目的通过下述技术方案实现：
[0006] 一种转轴结构运动康复设备，包括训练设备，设置在训练设备上的运动测量设备，以及通过无线网络与该运动测量设备相连接的智能设备；所述运动测量设备又包括前壳与后壳，设置在后壳外侧面的固定
块，设置在前壳与后壳之间的功能板，设置在前壳上且与功能板相连接的按键，以及设置在功能板上的旋转测量组件、数据发送组件和
角度滤波组件。
[0007] 进一步的，所述旋转测量组件由九轴传感器及其外围
电路组成，其作用是对转角角度、
角速度和
磁场强度进行实时测量；所述角度滤波组件由
微处理器及其外围电路组成，其作用是对测量的转角角度、角速度和磁场强度进行滤波计算并获得转角参数和角速度参数；所述数据发送组件由蓝牙模块及其外围电路组成，其作用是将转角参数和角速度参数通过无线方式对外发送。
[0008] 作为优选，所述功能板上还设置有
接口。
[0009] 作为优选，所述固定块为粘合结构，该固定块的一侧固定在后壳上。
[0010] 再进一步的，所述训练设备为上肢训练转盘、上肢拉伸训练器、阻力脚踏车、跑步机、转动平衡训练器以及腰部转动训练器中的任意一种。
[0011] 作为优选，所述上肢训练转盘由呈圆环形的
转轮，设置在转轮
中轴位置的转轴，连接在转轴与转轮内
侧壁之间的若干根连接条，以及对称设置在转轮
正面左右两侧的两个把手组成；运动测量设备通过固定块固定在转轴的正面。
[0012] 作为优选，所述上肢拉伸训练器由支撑架，设置在支撑架上成组的两个联动轮，挂于两个联动轮的连接链，以及分别设置在连接链两端的两个
手柄组成；所述连接链从上方依次跨过两个联动轮并将两个联动轮联系在一起，且该连接链的两端自然下垂时的间距为人体两肩的宽度，运动测量设备通过固定块固定在任意一个联动轮上。
[0013] 作为优选，所述阻力脚踏车由脚踏车主体，横向贯穿该脚踏车主体的转轴，分别设置在转轴两端的两个
连接杆，以及分别设置在两个连接杆端部的
踏板组成；所述运动测量设备设置在转轴任意一端的连接杆上。
[0014] 本实用新型与
现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0015] (1)本实用新型可以为市面上大量具有转轴结构的康复医疗器械提供实时监测与评估功能，极大提升此类康复器械的用户体验和专业性，使用者在使用此类康复器械时，可实时得到量化的运动状态参数和统计数据，此系统通过智能设备能够实时分析多项运动参数，判断运动是否达到标准、是否有异常运动模式，医生可据此准确、及时地掌握使用者的实际运动能力，制订更为科学的康复方案，进而使用者也可以随时了解自己的康复效果。
[0016] (2)本实用新型可以通配市场现有的大部分具有转轴结构的康复医疗器械，不要求此类器械具有专
门定制的配件装配点，也不需要对其进行任何二次加工，安装过程非常简单，只要将运动测量设备固定在训练设备的转轴附近即可，整个安装与配置过程只需要几分钟，无需任何工具。
[0017] (3)本实用新型的智能设备的选择多样，且可以根据需要将监控与评估数据大批量分类存储在不同的
数据库里，这样的数据管理方式促成了康复设备管理和康复治疗
大数据的建立，符合当今医疗大数据化的发展方向，为日后康复手段的革新提供依据，也为此类康复器械的质量评估、改进提供有效数据支撑。
附图说明
[0018] 图1为本实用新型运动测量设备的爆炸图。
[0019] 图2为本实用新型运动测量设备的正视图。
[0020] 图3为本实用新型运动测量设备的后视图。
[0021] 图4为本实用新型运动测量设备的左视图。
[0022] 图5为本实用新型的第一种使用状态图。
[0023] 图6为本实用新型的第二种使用状态图。
[0024] 图7为本实用新型的第三种使用状态图。
[0025] 附图标记说明：1、运动测量设备；11、前壳；12、后壳；13、固定块；14、接口；15、旋转测量组件；16、数据发送组件；17、角度滤波组件；18、功能板；2、上肢训练转盘；21、转轮；22、连接条；23、把手；3、上肢拉伸训练器；31、支撑架；32、联动轮；33、连接链；34、手柄；4、阻力脚踏车；41踏板；42、连接杆；43、脚踏车主体。
具体实施方式
[0026] 下面结合
实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0027] 实施例1
[0028] 如图1-4所示，一种转轴结构运动康复设备，包括训练设备，设置在训练设备上的运动测量设备1，以及通过无线网络与该运动测量设备1相连接的智能设备；所述运动测量设备1又包括前壳11与后壳12，设置在后壳12外侧面的固定块13，设置在前壳11与后壳12之间的功能板18，设置在前壳11上且与功能板18相连接的按键，以及设置在功能板18上的旋转测量组件15、数据发送组件16和角度滤波组件17。
[0029] 智能设备包括计算机、智能手机、专用
硬件设备等。
[0030] 所述后壳12的内侧还设置有电源，该电源可以选用充电
电池或干电池，其最优的选择为充电电池，该电源的作用是对功能板及其功能板上设置的各个组件进行供电，电源的设置为本领域的现有技术，本领域技术人员根据上述内容无需通过创造性的劳动便可以很好的完成该电源的设置，在此便不进行赘述。
[0031] 所述旋转测量组件15由九轴传感器及其外围电路组成，其作用是对转角角度、角速度和磁场强度进行实时测量；所述角度滤波组件17由微处理器及其外围电路组成，其作用是对测量的转角角度、角速度和磁场强度进行滤波计算并获得转角参数和角速度参数；所述数据发送组件16由蓝牙模块及其外围电路组成，其作用是将转角参数和角速度参数通过无线方式对外发送。
[0032] 九轴传感器及其外围电路、微处理器及其外围电路、蓝牙模块及其外围电路均为现有技术，在其他的领域已经能对其进行成熟的利用，只是在本领域中还未进行使用，但是其在本领域中的安装与使用的方法和其他领域相同，本领域技术人员根据上述的描述能够完成其安装与使用，在此便不进行赘述。
[0033] 该运动测量设备采用了微传感器动作捕获技术，微传感器动作捕获技术是一项成熟技术，被广泛应用卡通片制作、多媒体交互和游戏领域。但这一技术在康复医疗器械上的应用还很少，目前还没有已披露的文件将此项技术应用在具有转轴结构的康复医疗器械上，进而检测和评估使用者的运动状态。
[0034] 所述功能板18上还设置有接口14。
[0035] 所述固定块13为粘合结构，该固定块13的一侧固定在后壳12上。
[0036] 该粘合结构可以选用双面
胶带或其他
粘合剂进行粘合与使用，甚至可以采用魔术贴的方式进行粘合；但是，该粘合结构不能选用带
磁性的结构，如磁
铁等，以免影响产品的正常使用，导致测量
精度出现错误。
[0037] 如图5所示，所述训练设备为上肢训练转盘2，所述上肢训练转盘2由呈圆环形的转轮21，设置在转轮21中轴位置的转轴，连接在转轴与转轮21内侧壁之间的若干根连接条22，以及对称设置在转轮21正面左右两侧的两个把手23组成；运动测量设备1通过固定块13固定在转轴的正面。
[0038] 实施例2
[0039] 如图6所示，本实施例与实施例1的不同点在于所述训练设备为上肢拉伸训练器3，所述上肢拉伸训练器3由支撑架31，设置在支撑架31上成组的两个联动轮32，挂于两个联动轮32的连接链33，以及分别设置在连接链33两端的两个手柄34组成；所述连接链33从上方依次跨过两个联动轮32并将两个联动轮32联系在一起，且该连接链33的两端自然下垂时的间距为人体两肩的宽度，运动测量设备1通过固定块13固定在任意一个联动轮32上。
[0040] 实施例3
[0041] 如图7所示，本实施例与实施例1、2的不同点在于，所述训练设备为阻力脚踏车4，所述阻力脚踏车4由脚踏车主体43，横向贯穿该脚踏车主体43的转轴，分别设置在转轴两端的两个连接杆42，以及分别设置在两个连接杆42端部的踏板41组成；所述运动测量设备1设置在转轴任意一端的连接杆42上。
[0042] 另外，所述训练设备还可以为跑步机、转动平衡训练器以及腰部转动训练器等绝大部分转轴结构运动器材。
[0043] 实施例4
[0044] 一种转轴结构运动康复设备的使用方法，包括以下步骤：
[0045] (1)选择训练设备；
[0046] (2)将运动测量设备安装在训练设备的相应位置处；
[0047] (3)将运动测量设备通过无线网络与智能设备相连接，对实时的转角参数和角速度参数进行采集；
[0048] (4)在智能设备上对设备类型、各项运动参数、周期参数、目标次数或训练时间进行设置；
[0049] 所述的运动参数包括平均执行时间、平均完成角度、平均完成幅度、平均完成角速度、平均完成线速度、达标动作数量等参数中的任意一种或多种的组合；所述目标次数或训练时间为完成运动参数的次数或时间；所述周期参数为重复完成目标次数或训练时间的次数。
[0050] (5)通过智能设备根据设置的参数对运动测量设备进行校准，确认校准后进行步骤(6)；
[0051] (6)通过智能设备对运动参数进行实时计算并显示，同时判断是否符合一个周期参数符合则进行步骤(7)，不符合则重复步骤(6)；
[0052] (7)通过智能设备记录目标次数或训练时间中的各项运动参数，并检测各项运动参数是否异常，若无异常则进入步骤(8)，若有异常则进入步骤(9)；
[0053] (8)通过智能设备统计和存储各项运动参数，并判断是否达到周期参数，若达到周期参数则进入步骤(10)，若未达到周期参数则返回步骤(6)；
[0054] (9)通过智能设备统计和存储各项正常的运动参数和异常的运动参数，并判断是否达到周期参数，若达到周期参数则进入步骤(10)，若未达到周期参数则返回步骤(6)；
[0055] (10)智能设备根据步骤(8)中各项运动参数和步骤(9)中的各项异常运动参数生成统计报告，并结束训练。
[0056] 实验例1
[0057] 如图5所示，在完成步骤(1)-(3)后，在步骤(4)中选择设备类型为左右对称训练设备、非匀速、往复式、小于360°旋转、转轴
角位移映射至运动角位移；运动参数选择为最小/最大角度，设置有效监控范围为-150°～150°；设置角速度＞2°/秒为正常角速度，否则为异常。并设定目标角度以判断运动达标的角度，如：逆
时针转动<-90°且顺时针转动>90°，设定目标角速度以判断运动达标的角速度，如：10°/s～300°/s，设定运动次数以完成医生要求的运动执行次数，如：100次，设定目标训练时间以完成医生要求的训练时间，如：10分钟，设定周期参数，如：重复运动次数或训练时间3次。
[0058] 在步骤(5)中调整转轮至两个把手的连线与地面平行，从而设为初始位置，并设定任意两个角度进行角度校准，如-90°和90°。当两个把手的连线与大地垂直且两个把手分别位于转轮的最低点时，则判断转轮旋转了-90°或90°，进而完成校准。
[0059] 完成校准后开始步骤(6)，并对角度、角速度、运动次数或训练时间进行实时显示与记录，并在达到设定运动次数或训练时间时进行步骤(7)。
[0060] 步骤(7)中的异常需根据实际的训练情况进行设定，例如：左侧角位移-123°，右侧角位移95°时，判断出现一次“左侧转角超过右侧转角20°以上”的异常。
[0061] 根据是否有异常运动参数进入步骤(8)或步骤(9)，并最终在完成周期参数后进入步骤(10)，在生成统计报告时将无异常的参数和异常的参数及其异常内容一同进行生成。
[0062] 统计报告可以根据需求进行本地存储或上传至
云服务器中。
[0063] 实验例2
[0064] 如图6所示，在完成步骤(1)-(3)后，在步骤(4)中选择左右对称训练设备、非匀速、往复式、大于360°旋转、转轴角位移映射至运动线位移；运动参数选择为最小/最大角度，设置有效监控范围为-180°～180°；设置角速度＞10°/秒为正常角速度，否则为异常。并设定目标角度以判断运动达标的角度，如：逆时针转动<-90°且顺时针转动>90°，设定目标线位移以判断运动达标的线位移距离，如：左侧拉伸＞30cm且右侧拉伸＞30cm，设定线速度范围以判断运动的速度，如：2cm/s～100cm/s，设定运动次数以完成医生要求的运动执行次数，如：100次，设定目标训练时间以完成医生要求的训练时间，如：10分钟，设定周期参数，如：重复运动次数或训练时间3次。
[0065] 其中线位移和线速度是分别通过角位移以及角速度进行转换的来的，具体的转换率需要根据实际的联动轮直径进行确定，即在校准的过程中完成转换公式的确定。
[0066] 在步骤(5)中操作人员可选择任意起始位置来校准安装位置，例如：调整至左右手柄在同一高度处并使其保持静止，在智能设备中输入此为0°安装位置；操作人员选择两个或更多标
定位置进行校准，例如：将左手柄相对安装位置下拉30cm，在智能设备中输入第一个标定为30cm的校准位置；接着将右手柄相对安装位置下拉30cm，在智能设备中输入第二个标定为-30cm的校准位置，进而完成初始设置与校准。
[0067] 完成校准后开始步骤(6)，并对线位移、线速度、运动次数或训练时间进行实时显示与记录，并在达到设定运动次数或训练时间时进行步骤(7)。
[0068] 步骤(7)中的异常需根据实际的训练情况进行设定，例如：当左侧线位移62cm，右侧线位移43cm时，判断出现一次“左侧线位移超过右侧线位移10cm以上”的异常运动模式。
[0069] 根据是否有异常运动参数进入步骤(8)或步骤(9)，并最终在完成周期参数后进入步骤(10)，在生成统计报告时将无异常的参数和异常的参数及其异常内容一同进行生成。
[0070] 统计报告可以根据需求进行本地存储或上传至云服务器中。
[0071] 实验例3
[0072] 如图7所示，在完成步骤(1)-(3)后，在步骤(4)中选择非对称、非匀速、单向转动、大于360°旋转、转轴角位移映射至运动角位移；运动参数选择为最小/最大角度，设置有效监控范围为全角度和转动周数；设置角速度＞10°/秒为正常角速度，否则为异常。并设定目标角度以判断运动达标的角度，如：在转动方向依次通过0°、90°、-90°位置，设定目标角速度以判断运动达标的角速度，如：20°/s～720°/s，设定运动次数以完成医生要求的运动执行次数，如：100次，设定目标训练时间以完成医生要求的训练时间，如：10分钟，设定周期参数，如：重复运动次数或训练时间3次。
[0073] 在步骤(5)中操作人员可选择任意起始位置来校准安装位置，例如：调整左右两个踏板在同一高度处并使其保持静止，在智能设备中交互输入此为0°安装位置；操作人员选择两个或更多标定位置进行校准，例如：首先调整左右踏板连线与大地垂直，左踏板在上位置保持静止，在智能设备中输入第一个标定为-90°的校准位置；接着调整左右踏板连线与大地垂直，右踏板在上位置保持静止，在智能设备中输入第二个标定为90°的校准位置，完成设置。
[0074] 完成校准后开始步骤(6)，并对角速度、运动次数或训练时间进行实时显示与记录，并在达到设定运动次数或训练时间时进行步骤(7)。
[0075] 步骤(7)中的异常需根据实际的训练情况进行设定，例如：如某次完成一周所需时间是8秒，而平均每周完成时间是5秒，则判断为“完成时间超过均值2秒以上”的异常运动模式。
[0076] 根据是否有异常运动参数进入步骤(8)或步骤(9)，并最终在完成周期参数后进入步骤(10)，在生成统计报告时将无异常的参数和异常的参数及其异常内容一同进行生成。
[0077] 统计报告可以根据需求进行本地存储或上传至云服务器中。
[0078] 如上所述，便可很好的实现本实用新型。
