具有多种运动和反馈模式的运动训练脚踏车制造技术

具有多种运动和反馈模式的运动训练脚踏车，它涉及一种具有多种功能电刺激运动模式、表面肌电信号和力反馈功能，可以在室内室外进行运动训练的多功能脚踏车，以解决现有运动康复器械存在的功能单一、只能在室内固定地点活动的问题。本发明专利技术的脚踏车，根据控制模块的控制信号为使用者提供四种运转方式；控制模块根据肌电信号模块的反馈信号调整脚踏车的运转方式，并根据脚踏车的运转方式发送控制信号给功能电刺激模块；功能电刺激模块，根据控制模块的控制信号生成刺激模式，并对使用者的腿部肌肉进行电刺激；肌电信号模块，采集脚踏车的使用者肌群皮表的肌电信号，并对该肌电信号进行分析，并将肌肉疲劳度反馈给控制模块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有多种功能电刺激运动模式、表面肌电信号和力反馈 功能，可以在室内室外进行运动训练的多功能脚踏车，属于保健和康复医学 工程领域。
技术介绍
近年来车祸、脑卒中等意外事故和疾病导致的运动功能障碍后遗症患者 日益增多，对这类患者目前还没有有效的药物或手术治疗方法，只有通过运 动训练得到部分或者完全康复。传统的方法是治疗师利用手法进行治疗，最近很多医院都引进德国RECK公司生产的MOTOmed运动器械，对瘫痪、痉 挛、帕金森氏综合症和肌肉无力等患者进行被动(完全依靠电机)、助力(电 机+人力)和主动(关闭电机电源，完全依靠人力)康复训练，获得了很好 的治疗效果。但MOTOmed运动器械存在价格昂贵的缺点，而且没有功能电刺激运动 重建模块和表面肌电信号监视反馈模块，能够实现的功能较少。而利用功能 电刺激使截瘫患者腿部功能能够进行主动锻炼，可以避免患者肌肉萎縮 导致腿部功能退化。监测主要肌群皮表的肌电信号有以下作用a)让使 用者实时看到自己肌肉的发力情况，提供视觉反馈信息，增强使用者进 行运动训练的兴趣和信心；b)当肌电信号低于或者高于某个值，让电机 或者功能电刺激器工作，由肌电信号自动控制主动、被动、助力和功能 电刺激模式之间切换，提高康复效果；c)提供安装保护，当肌电信号显 示肌肉已经达到疲劳时，控制电机或者刺激器停止工作，以免给使用者 造成伤害；d)通过肌电信号的变化，了解运动训练过程中，主要肌群的 参与程度，为疾病诊断和制定康复训练策略提供依据。此外，MOTOmed 运动器械只能在室内固定地点使用，不能在室内室外移动，如果能够在室 内室外移动，更能增强使用者乐趣和成就感，提高训练的主动性和效果。
技术实现思路
本专利技术现有运动康复器械存在的功能单一、只能在室内固定地点活动的 问题，提供一种具有多种运动和反馈模式的运动训练脚踏车。本专利技术由以下 单元组成脚踏车1，根据控制模块2的控制信号为使用者提供电机5驱动脚蹬链轮转动并同时带动脚踏车1运动、电机5驱动脚蹬链轮转动但不带动脚踏车 1运动、电机5不驱动脚蹬链轮转动但带动脚踏车1运动和电机5停机仅靠 脚蹬链轮驱动脚踏车1运动的四种运转方式；控制模块2，根据肌电信号模块4的反馈信号调整脚踏车1的运转方式， 并根据脚踏车1的运转方式发送控制信号给功能电刺激模块3;功能电剌激模块3，根据控制模块2的控制信号生成刺激模式，并对使 用者的腿部肌肉进行电刺激；肌电信号模块4，采集脚踏车1的使用者肌群皮表的肌电信号，并对该 肌电信号进行分析，并将肌肉疲劳度反馈给控制模块2。有益效果本专利技术对现有的运动康复器械进行改造使之能够在室内室外 的环境中使用，增强了使用者对运动训练的兴趣和信心；本专利技术还增加了 功能电刺激功能模块和肌电信号功能模块，能够适用于多种身体状况的使用 者，并且可以让使用者了解自己的身体状况；另外本专利技术在现有脚踏车的基 础上进行改进，增加了多种功能的同时制造成本较现有的运动康复器械也有 很大程度的降低，尽管本专利技术是针对运动功能障碍后遗症患者进行康复训练 为背景提出的，但并不局限于运动功能障碍后遗症患者，同样也适于健康人 进行运动训练和娱乐。附图说明图1是本专利技术的电路结构示意图；图2是本专利技术的整体结构示意图；图3是减速器空档状态的结构示意图。具体实施方式具体实施方式一参见图1和图2，本实施方式由以下单元组成脚踏车1，根据控制模块2的控制信号为使用者提供电机5驱动脚蹬链 轮转动并同时带动脚踏车1运动、电机5驱动脚蹬链轮转动但不带动脚踏车1运动、电机5不驱动脚蹬链轮转动但带动脚踏车1运动和电机5停机仅靠 脚蹬链轮驱动脚踏车1运动的四种运转方式；控制模块2，根据肌电信号模块4的反馈信号调整脚踏车1的运转方式， 并根据脚踏车1的运转方式发送控制信号给功能电刺激模块3;功能电刺激模块3，根据控制模块2的控制信号生成刺激模式，并对使 用者的腿部肌肉进行电刺激；肌电信号模块4，采集脚踏车1的使用者肌群皮表的肌电信号，并对该 肌电信号进行分析，并将肌肉疲劳度反馈给控制模块2。脚踏车1用于承载整个系统，对现有脚踏车进行改造，能够将患者的蹬 踏运动转换为车体的运动，可根据不同的患者进行相应的调节，使患者更加 舒适；还能够根据患者不同的训练要求进行四种不同的模式选择，还能通过 操纵杆进行室内室外训练转换。功能电刺激模块3用于刺激瘫痪患者，使瘫 痪患者腿部肌肉能够进行收縮运动，通过有规律的刺激瘫痪患者腿部肌肉群 重建患者的蹬踏运动，功能电刺激模块3包括功能性电刺激器，模式发生器， 模式发生器以功率闭环控制的控制器的脉宽输出为输入信号，通过曲柄角度 和曲柄速度生成实时的刺激模式，它包括8个通道的刺激电流刺激脉宽，模 式发生器通过串口通讯传送给电刺激器，电刺激器产生刺激脉冲刺激肌肉。 肌电信号模块4的硬件主要由一个肌电信号检测装置和一台计算机组成，肌 电信号检测装置共有四个通道，每个通道由与一根导连线相连的三个一次性 自贴式电极片提取一块肌肉皮表的肌电信号；从皮表检测到的肌电信号传输 至高阻抗和高共模抑制比的三运放前置差动放大器进行预放大；经预放大后 的信号传输给50Hz工频带阻滤波器、滤除50Hz工频干扰信号；经工频滤波 后的信号然后传输高低通滤波器，滤除5Hz以下和500Hz以上的干扰信号；经滤波处理的信号传输给主放大器，进行最后一次放大；经主放大器放大后的信号传输给USB接口的A/D数据采集电路转成数字信号，最后用USB导 线把转成数字信号的肌电信号传送到上位计算机，由肌电信号软件进行进一 步的处理。具体实施方式二参见图3，本实施方式与具体实施方式一的不同点在 于所述脚踏车1中的减速器6由电机输入轴l-l、前链输出轴l-2、中间轴1-3、齿轮Z1、第二齿轮Z2、第三齿轮Z3、第四齿轮Z4、 第五齿轮Z5、第六齿轮Z6、第七齿轮Z7、第八齿轮Z8和第九齿轮Z9组成， 第八齿轮Z8固定套接在电机输入轴1-1上，第九齿轮Z9固定套接在前链输 出轴l-2上，第四齿轮Z4、第五齿轮25和第六齿轮Z6都固定套接在中间轴 1-3上，第七齿轮Z7活动套接在中间轴l-3上，第四齿轮Z4与第九齿轮Z9 相啮合，第五齿轮Z5与第八齿轮Z8相啮合，第四齿轮Z4与第七齿轮Z7 之间设置有第一牙嵌式离合器1-5，第六齿轮Z6与第七齿轮Z7之间设置有 第二牙嵌式离合器1-6,第一齿轮Z1和第^齿轮Z3固定套接在后链输出轴 1-4上，第一齿轮Z1与第五齿轮Z5相啮合，第二齿轮Z2活动套接在后链输 出轴l-4上，第二齿轮Z2与第六齿轮Z6相啮合，第三齿轮Z3与第七齿轮 Z7相啮合，第一齿轮Zl与第二齿轮Z2之间设置有第三牙嵌式离合器1-7， 第三齿轮Z3与第二齿轮Z2之间设置有第四牙嵌式离合器1-8。脚踏车l由车架、车轮、转向、座椅7、变速传动装置、减速器6和动 力装置七个部分组成。车架由前架ll、中架12和后架13构成，其位置安排 为前中后；前架11主要用于安装脚蹬8等设备；中架12用于安装前轮9、 座椅7、电机5和减速器6等设备；后架13用于安装后轮10;前架ll和后 架13可以通过中架12调整长度，使其能够适应不同的使用者；车轮由两个 前轮9和一个后轮10组成；转向由转向手柄和拉杆14等组本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有多种运动和反馈模式的运动训练脚踏车，其特征在于它由以下单元组成：脚踏车（１），根据控制模块（２）的控制信号为使用者提供电机（５）驱动脚蹬链轮转动并同时带动脚踏车（１）运动、电机（５）驱动脚蹬链轮转动但不带动脚踏车（１）运动、电机（５）不驱动脚蹬链轮转动但带动脚踏车（１）运动和电机（５）停机仅靠脚蹬链轮驱动脚踏车（１）运动的四种运转方式；控制模块（２），根据肌电信号模块（４）的反馈信号调整脚踏车（１）的运转方式，并根据脚踏车（１）的运转方式发送控制信号给功能电刺激模块（３）；功能电刺激模块（３），根据控制模块（２）的控制信号生成刺激模式，并对使用者的腿部肌肉进行电刺激；肌电信号模块（４），采集脚踏车（１）的使用者肌群皮表的肌电信号，并对该肌电信号进行分析，并将肌肉疲劳度反馈给控制模块（２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜洪源，王人成，马长波，闫辉，敖宏瑞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]