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踏板直线移动式下肢运动训练装置

阅读:390发布:2023-01-31

专利汇可以提供踏板直线移动式下肢运动训练装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种 踏板 直线移动式下肢运动训练装置,由底座、座椅、 脚踏 板 、 导轨 、动 力 单元、传动单元、控制单元组成,采用脚踏板移动,座椅固定设计方案,可以实现恒定蹬力主动训练和基于蹬力大小改变阻力的自适应主动训练,训练 载荷 通过 电机 的 电流 控制来提供,主控微机采用ARM9 单片机 , 人机交互 界面采用 触摸屏 操作,具有网络化的功能,能够通过检测脚踏板称重 传感器 压力,判断老人的训练能力,通过检测电机的速度,判断老人的训练状态,充分考虑了老年人训练过程中的安全性。,下面是踏板直线移动式下肢运动训练装置专利的具体信息内容。

1.踏板直线移动式下肢运动训练装置,底座、座椅、脚踏板、导轨、动单元、传动单元、控制单元组成,其特征在于:底座上安装有座椅支撑架、支撑架A、支撑架B,其中座椅支撑架上设有座椅,支撑架A与支撑架C连接,支撑架B与导轨固连;底座底部四周装有四个固定底脚,靠近座椅一端底脚外侧装有两个滚轮,滚轮离地2~3mm;
动力单元由直流伺服电机、增量编码器、减速器组成,直流伺服电机、增量编码器、减速器依次相连,减速器安装在支撑架C上,通过螺钉固定;传动单元由联轴器、第一传动轴、第一齿轮、第二齿轮、第二传动轴、第一同步带轮、第二带轮、同步带组成,第一传动轴和第二传动轴安装在支撑架C上,减速器、联轴器、第一齿轮分别套接在第一传动轴上,第二齿轮和第一带轮套接在第二传动轴两端,第一齿轮与第二齿轮啮合,第二带轮套接在第三传动轴上,第一带轮和第二带轮通过同步带连接,第三传动轴安装在支撑架B上;张紧螺栓安装在支撑架C上,张紧螺栓前端顶装于导轨尾部;脚踏板由踏板盒、踏板盖组成,踏板盒安装在踏板支撑架上,通过螺钉紧固,踏板盒内部固定有称重传感器,踏板盒与踏板盖间通过螺钉a连接,踏板盖可以围绕螺钉a旋转,踏板盖压住踏板盒内称重传感器触头,踏板盖上安装有U型框;踏板支撑架与滑通过螺钉固定连为一体,滑块置于导轨上并可在导轨上滑动,同步带压在踏板支撑架和滑块之间;动力单元与传动单元外部由外壳封装;
控制单元由人机交互界面、ARM9主控微机、电机控制器、电机驱动器组成,人机交互界面与ARM9主控微机进行数据交互,ARM9主控微机通过RS232串口通信将指令发送到电机控制器,电机控制器通过电机驱动器控制带有增量编码器的直流伺服电机带动减速器动作,称重传感器将信号经A/D转换传递回ARM9主控微机。

说明书全文

踏板直线移动式下肢运动训练装置

技术领域:

[0001] 本实用新型涉及一种下肢医疗康复器械,特别涉及一种为了帮助老人恢复下肢运动行走能的踏板直线移动式下肢运动训练装置。背景技术:
[0002] 据统计,我国60岁以上的老年人超过1.7亿,占全国人口的13.26%。在衰老过程中明显的表现就是老年人四肢的灵活性不断下降,进而对日常生活产生种种不利的影响。在这种情况下,照顾老人成为一个值得关注的社会问题。因为每个老人需要不同的护理,社会难于提供充足的医护人员和保障设施来照顾所有老人。为此,可以通过有效的肢体训练来维持老年人的身体健康,使他们具有独立处理自己日常生活的能力,从而减少需要照顾的老人数量,减轻社会和家庭负担。科学研究证明,不间断的肢体训练对维持老年人的体格健壮和生活质量是非常有效的,为此多数老人活动场所都提供了一些肢体训练装置。然而,传统的肢体训练装置都采用配重载荷调节方式,普遍存在以下问题:大多数训练装置是为体格健壮者设计的,对老年人即不舒服也不是适用;载荷调节困难且不连续;没有提供安全保护功能判断老人的训练能力。
实用新型内容:
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种专为老年人设计,安全、舒适、可靠的踏板直线移动式下肢运动训练装置。
[0004] 为了实现上述目的,本实用新型提出如下技术方案实现:
[0005] 踏板直线移动式下肢运动训练装置,由底座、座椅、脚踏板、导轨、动力单元、传动单元、控制单元组成;底座上安装有座椅支撑架、支撑架A、支撑架B,其中座椅支撑架上设有座椅,支撑架A与支撑架C连接,支撑架B与导轨固连;底座底部四周装有四个固定底脚,靠近座椅一端底脚外侧装有两个滚轮,滚轮离地2~3mm;动力单元由直流伺服电机、增量编码器、减速器组成,直流伺服电机、增量编码器、减速器依次相连,减速器安装在支撑架C上,通过螺钉固定;传动单元由联轴器、第一传动轴、第一齿轮、第二齿轮、第二传动轴、第一同步带轮、第二带轮、同步带组成,第一传动轴和第二传动轴安装在支撑架C上,减速器、联轴器、第一齿轮分别套接在第一传动轴上,第二齿轮和第一带轮套接在第二传动轴两端,第一齿轮与第二齿轮啮合,第二带轮套接在第三传动轴上,第一带轮和第二带轮通过同步带连接,第三传动轴安装在支撑架B上;张紧螺栓安装在支撑架C上,张紧螺栓前端顶装于导轨尾部;脚踏板由踏板盒、踏板盖组成,踏板盒安装在踏板支撑架上,通过螺钉紧固,踏板盒内部固定有称重传感器,踏板盒与踏板盖间通过螺钉a连接,踏板盖可以围绕螺钉a旋转,踏板盖压住踏板盒内称重传感器触头,踏板盖上安装有U型框;踏板支撑架与滑通过螺钉固定连为一体,滑块置于导轨上并可在导轨上滑动,同步带压在踏板支撑架和滑块之间;动力单元与传动单元外部由外壳封装;控制单元由人机交互界面、ARM9主控微机、电机控制器、电机驱动器组成,人机交互界面与ARM9主控微机进行数据交互,ARM9主控微机通过RS232串口通信将指令发送到电机控制器,电机控制器通过电机驱动器控制带有增量编码器的直流伺服电机带动减速器动作,称重传感器将信号经A/D转换传递回ARM9主控微机。
[0006] 本实用新型可解决的技术问题是:
[0007] 可以实现两种模式的下肢主动训练,一种是恒定蹬力主动训练,即通过直流伺服电机给脚踏板施加一个定常反作用力,使用者伸腿过程中要克服的阻力恒定不变;另一种是基于蹬力大小改变阻力的自适应主动训练,即通过安装在脚踏板内部的称重传感器来实时检测人腿的蹬力,并通过不同的反馈数值控制直流伺服电机给脚踏板施加的阻力,以实现通过力反馈信号控制主动训练的载荷力;主动训练阻力的产生通过直流伺服电机的电流控制,使用者伸腿过程中,电机的运动方向和电机的控制方向相反,使用者克服电机阻力;使用者弯腿过程中,电机的运动方向和电机的控制方向相同,电机带动踏板移动,使用者不必施加任何力;主控微机采用ARM9单片机,人机交互界面采用触摸屏操作,具有网络化的功能,可以实现医生对用户一对多康复训练指导,能够通过检测脚踏板内称重传感器压力,判断老人的训练能力,通过检测直流伺服电机的速度,判断老人的训练状态,无论伸腿和弯腿过程,只要检测到电机速度为零,说明使用者具有停止训练意图或因为腿部痉挛原因造成腿部不能屈伸,则电流控制值自动设定为零,踏板停止移动,停止后又检测到电机速度不为零时,预先设定的训练模式自动开始,充分考虑了老年人训练过程中的安全性。
[0008] 尽管本专利是针对老年人进行下肢运动训练而提出的,但不仅仅局限于老年人,同样也适合于下肢运动有障碍的其它人群进行运动训练。附图说明:
[0009] 图1为本实用新型总体结构示意图;
[0010] 图2为本实用新型主要传动部分A-A向结构示意图;
[0011] 图3为本实用新型脚踏板部分结构示意图;
[0012] 图4为本实用新型控制结构原理框图。具体实施方式:
[0013] 如图所示,踏板直线移动式下肢运动训练装置,底座9、座椅5、脚踏板4、导轨14、动力单元、传动单元、控制单元组成;底座9上安装有座椅支撑架7、支撑架A8、支撑架B1,其中座椅支撑架7上设有座椅5,支撑架A8与支撑架C6连接,支撑架B1与导轨14固连;底座9底部四周装有四个固定底脚32,靠近座椅5一端底脚32外侧装有两个滚轮33,滚轮
33离地2~3mm,底脚32着地,抬起装置靠近座椅5一端,底脚32离开地面,滚轮33着地,整个装置可以方便移动;动力单元由直流伺服电机20、增量编码器19、减速器21组成,直流伺服电机20、增量编码器19、减速器21依次相连,减速器21安装在支撑架C6上,通过螺钉固定;传动单元由联轴器22、第一传动轴23、第一齿轮24、第二齿轮25、第二传动轴26、第一带轮17、第二带轮11、同步带组成,第一传动轴23和第二传动轴26安装在支撑架C6上,减速器21、联轴器22、第一齿轮24分别套接在第一传动轴23上,第二齿轮25和第一带轮
17套接在第二传动轴26两端,第一齿轮24与第二齿轮25啮合,第二带轮11套接在第三传动轴10上,第一带轮17和第二带轮11通过同步带连接,第三传动轴10安装在支撑架B1上;张紧螺栓16安装在支撑架C6上,张紧螺栓16前端顶装于导轨14尾部,当旋转张紧螺栓16时,张紧螺栓16顶着导轨14向前移动,而导轨14与支撑架B1固连,从而二者整体在底座9上向前移动,这样第一带轮17和第二带轮11之间的距离变大,使得同步带张紧;脚踏板4由踏板盒28、踏板盖29组成,踏板盒28安装在踏板支撑架12上,通过螺钉紧固,踏板盒28内部固定有称重传感器27,踏板盒28与踏板盖29间通过螺钉a30连接,踏板盖29可以围绕螺钉a30旋转,踏板盖29压住踏板盒28内称重传感器27触头,踏板盖29上安装有U型框31,脚的力作用在踏板盖29上时,通过杠杆原理将压力传给踏板盒28内的称重传感器27器触头,从而检测脚的蹬力;踏板支撑架12与滑块13通过螺钉固定连为一体,滑块
13置于导轨14上并可在导轨14上滑动,同步带压在踏板支撑架12和滑块13之间;动力单元与传动单元外部由外壳2、3封装;控制单元由人机交互界15、ARM9主控微机18、电机控制器34、电机驱动器35组成,人机交互界面15与ARM9主控微机18进行数据交互,设定训练蹬力,ARM9主控微机18通过RS232串口通信将指令发送到电机控制器34,电机控制器
34通过电机驱动器35控制带有增量编码器19的直流伺服电机20带动减速器21动作,用户将蹬力通过脚踏板4作用在滑块13上克服直流伺服电机20的阻力实现恒定蹬力主动训练,称重传感器27检测作用在踏板上的力的大小,将信号经A/D转换传递回ARM9主控微机
18,ARM9主控微机18自动设定控制电流与人的推动力大小相适应,从而实现该装置的自适应主动训练。
[0014] 使用时,装置可以实现两种下肢主动训练模式:一种是恒定蹬力主动训练模式,即通过控制直流伺服电机20给脚踏板4施加一个定常反作用力,使用者伸腿过程中要克服的阻力恒定不变;另一种是基于蹬力大小改变阻力的自适应主动训练模式,即通过检测脚踏板4内部称重传感器27的数值来改变直流伺服电机20提供的阻力;训练载荷是通过直流伺服电机20的电流控制来提供的,使用者伸腿过程中,直流伺服电机20的运动方向和直流伺服电机20的控制方向相反,使用者克服直流伺服电机20阻力;使用者弯腿过程中,直流伺服电机20的运动方向和直流伺服电机20的控制方向相同,直流伺服电机20带动脚踏板4移动,使用者不必施加任何力;在电流控制主动训练模式下,能够通过检测直流伺服电机
20的速度,判断老人的训练状态,无论伸腿和弯腿过程,只要检测到直流伺服电机20速度为零,说明使用者具有停止训练意图或因为腿部痉挛原因造成腿部不能屈伸,则电流控制值自动设定为零,脚踏板4停止移动,保证患者安全,停止后又检测到直流伺服电机20速度不为零时,预先设定的训练模式自动开始。
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