一种肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种肢体主被动康复训练器的电机控制方法，包括电机速度闭环控制方法，以及电机位置确定方法；所述电机转速闭环控制方法为采集电机的电流值，速度值，实时控制电机的电压值，以及电机位置确定方法，由电机相连的左右侧肢体踩踏踏板或者推拉手柄的作用力的分布情况，确定当前双侧肢体的平衡性，本发明专利技术所述的方法具有电机输出平稳，精准定位，响应快，精度高的优点。

Motor output control device and method for limb master passive rehabilitation training device

Motor control method of the invention discloses a passive limb rehabilitation training device, including the closed-loop control method of motor speed, and motor position; the motor speed closed-loop control method for the current acquisition value of the motor, speed value, voltage value of the real-time control of the motor, and the motor position determination method, the distribution of left and right side the body by stepping the pedal to the motor or push pull force of the handle, determine the balance of current bilateral limbs, the method of the invention has the motor output stable, accurate positioning, fast response, high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置及方法
本专利技术涉及康复训练领域，特别涉及一种肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置及方法。
技术介绍
运动疗法，是指利用器械、徒手或患者自身力量，通过某些运动方式(主动或被动运动等)，使患者获得全身或局部运动功能、感觉功能恢复的训练方法。运动疗法主要采用“运动”这一机械性的物理因子对患者进行治疗，着重进行躯干、四肢的运动、感觉、平衡等功能的训练。肢体主被动康复训练器是一种用于人类四肢的康复训练器，以电机及相应的传动结构带动肢体做圆周运动，使得肢体的肌肉，骨骼，神经等达到康复治疗的效果。随着人们生活水平的提高，在康复治疗过程中对产品的各种需求也有所提高了，不在满足于单纯的被电机带动肢体运动，治疗师需要根据病人的实际情况来给出治疗的参数，且每次治疗前需要治疗师对患者进行肌力大小的评估，增加了治疗师的工作量，以及专业程度，在许多欠发达地区，推广力度较小，患者康复周期较长。肢体主被动康复治疗仪器对肢体的感觉功能的训练，在使用机器时患者需要体验式的治疗效果，舒适，安全，且有治疗效果，若治疗过程中患者出现痉挛，瞬时阻力过大等情况时，不能够做好电机部分的及时响应，变化缓慢平滑等，患者会出现抵制治疗的心情，降低康复的治疗效果。肢体主被动康复训练器对肢体平衡功能的训练，如偏瘫等单侧肢体患者使用时，不能量化的反应其双侧肢体的平衡性，患者多次治疗后不能明显的看到治疗的效果，对患者的治疗信心有一定的影响，降低了治疗的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置。本专利技术的另一目的在于提供一种肢体主被动康复训练器的电机输出控制方法。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置，包括分别与电机相连的电流电压采集器、电机编码器，以及控制电机转速的电机控制器、与电机编码器相连的速度检测装置、电机定位装置，其中电机控制器分别与电流电压采集器、速度检测装置、电机定位装置电连接；所述电机定位装置，根据电机传动装置在肢体侧受力角度而确定其定位，应用于左右侧平衡性，每台机固定其安装位置。首先根据电机联动装置，以及肢体左右侧受力区域的情况，固定踏板或者手柄的安装位置，然后根据电机的减速比，以及电机编码器的值，精确计算电机转动后，将起点位置定为0，根据上肢或下肢左右侧当前的位置值，确定转动方向，脉冲数递增则正转，脉冲数递减则为反转，根据脉冲数确定左侧还是右侧用力；所述电流电压采集器，用于实时采集电机的电流值、电压值，并将信息传输至电机控制器；所述电机编码器，用于记录电机转动时产生的脉冲数，并传输给速度检测装置；所述速度检测装置，用于检测电机的转速，并将信息传输至电机控制器；所述电机控制器，采用高速CPU，检测当前工作状态，通过实时修改电机电压值来实时控制电机转速，并预设多种工作模式，包括空闲模式、自检模式、被动模式、主动模式、助力模式、痉挛缓解模式、等速模式、转向模式、计算模式，其中每个工作模式包含以下状态：空闲模式、暂停模式、被动加速模式、被动恒速模式。所述电机的频率固定、脉宽可调，采用PWM控制器控制，输出可变电压值Vvalue，PWM的值以5000为分界点，大于5500电机顺时针旋转，小于4500电机逆时针旋转，在5000±500范围内，电机保持静止状态。所述电流电压采集器采用分压电路连接到电机控制器的ADC端口，开机读取当前空载模式下电机的电流值，作为基准电流值Cbase(测试电机空载时的值作为基准)，记录尖峰值Cmax，Vmax，计算得出平均值Caver。所述平均值Caver是在开机启动3～5s后，状态趋于平稳时单位时间内读取当前的电流值，去掉最高值以及最低值，根据公式计算得出：Caver＝(C1+…+C100)/100。所述电机编码器，当电机每转一圈计数次数为500次。所述速度检测装置，根据电机控制器外部中断读取电机编码器的值*减速比，滤波忽略尖峰值，得出单位时间内的平均值Saver，其中Saver＝每分钟脉冲数/一圈总的脉冲数。所述肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置，还包括人机交互界面，采用液晶屏显示和触摸屏输入，用于人机界面的设置更改、模式的切换，以及治疗结束后的结果显示。所述肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置，还包括电机过热保护装置，设定过热温度Tmax，采用热敏电阻检测电机温度，实时采集其值Tcurrent，当实时值Tcurrent达到此温度时，关闭电机电源，保护机器。设置电机过热保护装置能够避免因电机温度过高引起电机的损坏。本专利技术的另一目的通过以下的技术方案实现：一种肢体主被动康复训练器的电机输出控制方法，包含以下步骤：S1、电机定位装置根据电机联动装置，以及肢体左右侧受力区域的情况，固定踏板或者手柄的安装位置，然后根据电机的减速比，以及电机编码器的值，将起点位置定为0，根据上肢或下肢左右侧当前的位置值，确定转动方向，脉冲数递增则正转，脉冲数递减则为反转，根据脉冲数确定左侧还是右侧用力；S2、电流电压采集器实时采集电机的电流值、电压值，并将信息传输至电机控制器；电机编码器记录电机转动时产生的脉冲数，并传输给速度检测装置；速度检测装置检测电机的转速，并将信息传输至电机控制器；S3、电机控制器检测当前工作状态，通过实时修改电机电压值来实时控制电机转速，并预设多种工作模式，包括空闲模式、自检模式、被动模式、主动模式、助力模式、痉挛缓解模式、等速模式、转向模式、计算模式，其中每个工作模式包含以下状态：空闲模式、暂停模式、被动加速模式、被动恒速模式。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1、本专利技术通过在电机控制器中预设多个工作模式和多个工作状态，在各个工作模式之间切换达到响应快速，转换平滑，且保护患者在任何情况下操作安全。2、本专利技术能够自动识别患者的肌力、肌张力，不需要医生对每个患者的肌力做评估，使用操作简单，便捷。且在使用过程中各种模式的切换平滑，显示清晰易懂，治疗结束的汇总界面一目了然。附图说明图1为本专利技术所述一种肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置的结构示意图。图2为图1所述电机输出控制装置的工作模式转换示意图。图3为图1所述电机输出控制装置在某个工作模式下的状态转换示意图。图4为电机定位图。图5为图1所述电机输出控制装置的电机定位装置的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。一种肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置，在工作前要进行调试。首先，采用经验法即现场让电机正反向震荡运行，从小到大调试，当电机正反向幅度相同，确定此为P值，再逐次确定I值，由此得到P,I的值。在一定转速下电机转动反向电机的方向用力，测试电流值，多次测试取合理值，通过实际测试得出痉挛电流值Cspase多次测试取合理值，太小不利用病患治疗，过大对病患可能造成伤害。阻力电流值Cresis，为测试值；设置等速模式，测试每级阻力电流，取合理值。所选用的电机每50ms改变一次输出电压的值，在最高速度时，不要让PWM达到99％，设置上限，否则电机变化会有抖动，不够平滑，电机变化时不应过大，以免电机瞬时变化引起电流变化过快，引起电源波动，影响整机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置，其特征在于：包括分别与电机相连的电流电压采集器、电机编码器，以及控制电机转速的电机控制器、与电机编码器相连的速度检测装置、电机定位装置，其中电机控制器分别与电流电压采集器、速度检测装置、电机定位装置电连接；所述电机定位装置，首先根据电机联动装置，以及肢体左右侧受力区域的情况，固定踏板或者手柄的安装位置，然后根据电机的减速比，以及电机编码器的值，将起点位置定为0，根据上肢或下肢左右侧当前的位置值，确定转动方向，脉冲数递增则正转，脉冲数递减则为反转，根据脉冲数确定左侧还是右侧用力；所述电流电压采集器，用于实时采集电机的电流值、电压值，并将信息传输至电机控制器；所述电机编码器，用于记录电机转动时产生的脉冲数，并传输给速度检测装置；所述速度检测装置，用于检测电机的转速，并将信息传输至电机控制器；所述电机控制器，采用高速CPU，检测当前工作状态，通过实时修改电机电压值来实时控制电机转速，并预设多种工作模式，包括空闲模式、自检模式、被动模式、主动模式、助力模式、痉挛缓解模式、等速模式、转向模式、计算模式，其中每个工作模式包含以下状态：空闲模式、暂停模式、被动加速模式、被动恒速模式。...

【技术特征摘要】
1.一种肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置，其特征在于：包括分别与电机相连的电流电压采集器、电机编码器，以及控制电机转速的电机控制器、与电机编码器相连的速度检测装置、电机定位装置，其中电机控制器分别与电流电压采集器、速度检测装置、电机定位装置电连接；所述电机定位装置，首先根据电机联动装置，以及肢体左右侧受力区域的情况，固定踏板或者手柄的安装位置，然后根据电机的减速比，以及电机编码器的值，将起点位置定为0，根据上肢或下肢左右侧当前的位置值，确定转动方向，脉冲数递增则正转，脉冲数递减则为反转，根据脉冲数确定左侧还是右侧用力；所述电流电压采集器，用于实时采集电机的电流值、电压值，并将信息传输至电机控制器；所述电机编码器，用于记录电机转动时产生的脉冲数，并传输给速度检测装置；所述速度检测装置，用于检测电机的转速，并将信息传输至电机控制器；所述电机控制器，采用高速CPU，检测当前工作状态，通过实时修改电机电压值来实时控制电机转速，并预设多种工作模式，包括空闲模式、自检模式、被动模式、主动模式、助力模式、痉挛缓解模式、等速模式、转向模式、计算模式，其中每个工作模式包含以下状态：空闲模式、暂停模式、被动加速模式、被动恒速模式。2.根据权利要求1所述肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置，其特征在于：所述电机的频率固定、脉宽可调，采用PWM控制器控制，输出可变电压值Vvalue，PWM的值以5000为分界点，大于5500电机顺时针旋转，小于4500电机逆时针旋转，在5000±500范围内，电机保持静止状态。3.根据权利要求1所述肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置，其特征在于：所述电流电压采集器采用分压电路连接到电机控制器的ADC端口，开机读取当前空载模式下电机的电流值，作为基准电流值Cbase，记录尖峰值Cmax，Vmax，计算得出平均值Caver。4.根据权利要求3所述肢体主被动康复训练器的电机输出控制装置，其特征在于：所述平均值Caver是在开机启动3～5s后，状态趋于平稳时单位时间内读取当前的电流值，去掉最...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤燕梅，资道周，罗小兵，
申请(专利权)人：广州龙之杰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44