一种人体腰部运动状态检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种人体腰部运动状态检测装置及检测方法，所述检测装置，由1个腰部角度检测装置和2个以上的位移检测装置组成。其中，腰部角度检测装置由T形扭转腰带、腰带连接组件和可调节腰带组成。通过腰带连接组件将T形扭转腰带与可调节腰带活动连接在一起。位移检测装置分别与腰部角度检测装置相连接。有益的技术效果：该装置采用柔索绑缚的方式，减少了检测装置对人体运动的干扰，增加了检测数据的有效性和精确性。本发明专利技术所提供的检测方法，能够精确获取人体运动时与盆骨连接的腰部和下肢的运动状态数据，为上下肢联动式腰部康复机器人的设计及研制提供理论和数据支持。

A human waist motion state detection device and detection method

The invention provides a detection device and a detection method for the motion state of the body waist, and the detection device is composed of 1 waist angle detection devices and 2 more displacement detection devices. Among them, the waist angle detection device is composed of T torsion belt, waist belt connection component and adjustable waist belt. The T twist belt is movably connected with the adjustable waist belt through the belt coupling component. The displacement detection device is respectively connected with the waist angle detection device. The beneficial technical effect: the device adopts the way of strained and tied, reduces the interference of the detection device to the body movement, and increases the validity and accuracy of the detection data. The detection method provided by this invention can accurately obtain the movement state data of the waist and lower limbs connected to the pelvic bone during the movement of human body, and provide theoretical and data support for the design and development of the lower and lower limb linkage type waist rehabilitation robot.

【技术实现步骤摘要】
一种人体腰部运动状态检测装置及检测方法
本专利技术属于运动检测领域，特别适用于人体腰部运动状态的状态获取，以及基于人体腰部运动状态的腰部康复机器人设计、评估及研制，具体是一种人体腰部运动状态检测装置及检测方法。
技术介绍
老龄化的加重、交通事故的频发以及久坐等原因导致腰部运动功能障碍问题日益严重，且呈现年轻化的趋势。同时，由于康复医师的紧缺性，腰部康复机器人研究的必要性和紧急性逐渐凸显，因此，越来越多的专家学者研制出各种类型的腰部运动康复机器人，以实现人体腰部的运动康复。例如，中国专利号CN103622794A涉及的一种支撑座式腰部康复训练器，结构紧凑，稳定性好，能够模拟正常人行走过程中腰部骨盆的运动规律，帮助病患进行全方位的腰部运动训练。中国专利号CN102068363A涉及的绳驱动腰部康复机器人，针对康复训练过程中如何协调控制康复病人的骨盆运动轨迹问题，再现了康复病人在站立情况下的正常人骨盆运动轨迹，以实现康复病人的腰部康复。中国专利号CN104127299A涉及的柔索气动肌肉联合驱动腰部康复机器人，能够实现腰部六个自由度的康复训练，以达到腰部康复训练效果。但这些腰部康复机器人都是使用正常人盆骨运动轨迹作为预设轨迹，没有正确的腰部运动轨迹作为参考。而通过一些国内外学术成果的研究表明，人体腰部相对于盆骨具有3个转动自由度，下肢相对于盆骨具有3个转动自由度，且人体走动或进行其他运动时，腰部和下肢相对于盆骨是运动的，并呈现一定的运动规律。国外相关研究成果表明，上下肢联动对运动康复效果更为明显，因此，为了更好地获取、检测和了解人体姿态运动规律，需要一种能够全面检测人体腰部运动姿态的检测装置。然而现有的检测装置明显不能满足对于腰部运动康复的需求，其主要存在以下技术问题：1.所发表的《一种测量人行走时骨盆运动轨迹的新方法》(ISSN编号1006-7043，2006，1，128-131)，只能检测人体走动时盆骨中心点的大致位移变化，并不能准确分析到腰部运动的六个自由度；2.中国专利号CN103505342A涉及的一种外骨骼式步态康复训练装置和中国专利号CN102499700A涉及的下肢康复人-机耦合力检测装置和方法均使用刚性杆件作为外骨骼对人体运动姿态进行测量，适应性较差，并且会反作用于人体运动，影响检测轨迹的有效性和精确性；3.上述两种类型的检测方式只检测到了空间位置变化，没有检测到人体运动的运动速度、加速度等位姿变化。
技术实现思路
本专利技术针对现有检测装置存在的技术问题，提供了一种人体腰部运动状态检测装置及检测方法，该装置采用柔索绑缚的方式，减少了检测装置对人体运动的干扰，增加了检测数据的有效性和精确性，此外，该装置采用了9组柔索状态检测模块和腰部角度检测装置，可以有效检测到人体大范围运动时的运动状态，增加了可使用范围，其柔索状态检测模块采用了模块化的设计，具有安装灵活、维护简单、使用方便等特点，其腰部角度检测装置3个旋转轴的转动中心与腰带转动中心相互重合，有效地保证了检测结果的正确性，该装置能够精确获取人体运动时与盆骨连接的腰部和下肢的运动状态，也可以为《一种六自由度并联腰部康复训练装置》(CN104224494A)等上下肢联动式腰部康复机器人的设计及研制提供理论和数据支持。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种人体腰部运动状态检测装置，由1个腰部角度检测装置2和2个以上的位移检测装置组成。其中，腰部角度检测装置2由T形扭转腰带201、腰带连接组件和可调节腰带203组成。通过腰带连接组件将T形扭转腰带201与可调节腰带203活动连接在一起。位移检测装置分别与腰部角度检测装置2相连接。通过位移检测装置采集腰部角度检测装置2的运动参数。进一步说，腰带连接组件由侧方腰带第二连接块202、U形支架204、Z轴联轴器205、Z轴腰带连接块206、Y轴联轴器208、侧方腰带第一连接块209和后方腰带连接块2012组成。其中，U形支架204与后方腰带连接块2012相连接。U形支架204的两端分别与侧方腰带第一连接块209、侧方腰带第二连接块202相连接。侧方腰带第一连接块209的底端、侧方腰带第二连接块202的底端分别与可调节腰带203相连接。进一步说，在侧方腰带第一连接块209外侧固定有X轴编码器2010。在后方腰带连接块2012外侧固定有Y轴编码器2011，并通过Y轴联轴器208将Y轴编码器2011与Z轴腰带连接块206相连。在Z轴腰带连接块206下方固定有Z轴编码器207。进一步说，位移检测装置由柔索状态第三检测模块401，第一集成平台402，第一固定底座403，柔索状态第一检测模块404，柔索状态第二检测模块405构成。在第一集成平台402的底部设有第一固定底座403。在第一集成平台402上设有2组以上的柔索检测模块。进一步说，设有3个柔索检测模块，依次称为柔索状态第一检测模块404、柔索状态第二检测模块405和柔索状态第三检测模块401。进一步说，柔索检测模块由第一连接平台446、拉线位移第一传感器441、压力传感器448、内侧第一导向滑轮4410、内侧第二导向滑轮447、外侧导向滑轮443、内侧第一连接座442、内侧第二连接座444和外侧连接座449组成。其中，在第一连接平台446上依次固定有拉线位移第一传感器441、内侧第一连接座442、压力传感器448和内侧第二连接座444。在内侧第一连接座442上固定有内侧第一导向滑轮4410。在内侧第二连接座444上固定有内侧第二导向滑轮447。在压力传感器448上固定有外侧连接座449。在外侧连接座449上固定有外侧导向滑轮443。进一步说，腰带连接组件由侧方腰带第二连接块202、U形支架204、Z轴联轴器205、Z轴腰带连接块206、Y轴联轴器208、侧方腰带第一连接块209和后方腰带连接块2012组成。其中，U形支架204与后方腰带连接块2012相连接。U形支架204的两端分别与侧方腰带第一连接块209、侧方腰带第二连接块202相连接。侧方腰带第一连接块209的底端、侧方腰带第二连接块202的底端分别与可调节腰带203相连接。T形扭转腰带201由环形件和连接杆两部分构成。连接杆的顶端环形件竖直连接。接杆的底端与Z轴联轴器205相连接。在侧方腰带第一连接块209上设有X轴编码器2010。在后方腰带连接块2012上设有Y轴编码器2011，并通过Y轴联轴器208将Y轴编码器2011与Z轴腰带连接块206相连。在Z轴腰带连接块206上设有Z轴编码器207。设有3个位移检测装置。3个位移检测装置结构相同，且三者呈三角分布。位移检测装置由柔索状态第三检测模块401，第一集成平台402，第一固定底座403，柔索状态第一检测模块404，柔索状态第二检测模块405构成。在第一集成平台402的底部设有第一固定底座403。在第一集成平台402上设有3个柔索检测模块。柔索检测模块均由第一连接平台446、拉线位移第一传感器441、压力传感器448、内侧第一导向滑轮4410、内侧第二导向滑轮447、外侧导向滑轮443、内侧第一连接座442、内侧第二连接座444和外侧连接座449组成。其中，在第一连接平台446上依次固定有拉线位移第一传感器441、内侧第一连接座442、压力传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人体腰部运动状态检测装置，其特征在于，由1个腰部角度检测装置(2)和2个以上的位移检测装置组成；其中，腰部角度检测装置(2)由T形扭转腰带(201)、腰带连接组件和可调节腰带(203)组成；通过腰带连接组件将T形扭转腰带(201)与可调节腰带(203)活动连接在一起；位移检测装置分别与腰部角度检测装置(2)相连接；通过位移检测装置采集腰部角度检测装置(2)的运动参数。

【技术特征摘要】
1.一种人体腰部运动状态检测装置，其特征在于，由1个腰部角度检测装置(2)和2个以上的位移检测装置组成；其中，腰部角度检测装置(2)由T形扭转腰带(201)、腰带连接组件和可调节腰带(203)组成；通过腰带连接组件将T形扭转腰带(201)与可调节腰带(203)活动连接在一起；位移检测装置分别与腰部角度检测装置(2)相连接；通过位移检测装置采集腰部角度检测装置(2)的运动参数。2.根据权利要求1所述的一种人体腰部运动状态检测装置，其特征在于，设有3个位移检测装置。3.根据权利要求1所述的一种人体腰部运动状态检测装置，其特征在于，腰带连接组件由侧方腰带第二连接块(202)、U形支架(204)、Z轴联轴器(205)、Z轴腰带连接块(206)、Y轴联轴器(208)、侧方腰带第一连接块(209)和后方腰带连接块(2012)组成；其中，U形支架(204)与后方腰带连接块(2012)相连接；U形支架(204)的两端分别与侧方腰带第一连接块(209)、侧方腰带第二连接块(202)相连接；侧方腰带第一连接块(209)的底端、侧方腰带第二连接块(202)的底端分别与可调节腰带(203)相连接。4.根据权利要求3所述的一种人体腰部运动状态检测装置，其特征在于，在侧方腰带第一连接块(209)外侧固定有X轴编码器(2010)；在后方腰带连接块(2012)外侧固定有Y轴编码器(2011)，并通过Y轴联轴器(208)将Y轴编码器(2011)与Z轴腰带连接块(206)相连；在Z轴腰带连接块(206)下方固定有Z轴编码器(207)。5.根据权利要求1所述的一种人体腰部运动状态检测装置，其特征在于，位移检测装置由柔索状态第三检测模块(401)，第一集成平台(402)，第一固定底座(403)，柔索状态第一检测模块(404)，柔索状态第二检测模块(405)构成；在第一集成平台(402)的底部设有第一固定底座(403)；在第一集成平台(402)上设有2组以上的柔索检测模块。6.根据权利要求5所述的一种人体腰部运动状态检测装置，其特征在于，设有3个柔索检测模块，依次称为柔索状态第一检测模块(404)、柔索状态第二检测模块(405)和柔索状态第三检测模块(401)。7.根据权利要求6所述的一种人体腰部运动状态检测装置，其特征在于，柔索检测模块由第一连接平台(446)、拉线位移第一传感器(441)、压力传感器(448)、内侧第一导向滑轮(4410)、内侧第二导向滑轮(447)、外侧导向滑轮(443)、内侧第一连接座(442)、内侧第二连接座(444)和外侧连接座(449)组成；其中，在第一连接平台(446)上依次固定有拉线位移第一传感器(441)、内侧第一连接座(442)、压力传感器(448)和内侧第二连接座(444)；在内侧第一连接座(442)上固定有内侧第一导向滑轮(4410)；在内侧第二连接座(444)上固定有内侧第二导向滑轮(447)；在压力传感器(448)上固定有外侧连接座(449)；在外侧连接座(449)上固定有外侧导向滑轮(443)。8.根据权利要求7所述的一种人体腰部运动状态检测装置，其特征在于，柔索检测模块均配有一根柔索；柔索的一端与拉线位移第一传感器(441)相连，依次缠绕/穿过内侧第一导向滑轮(4410)、外侧导向滑轮(443)和内侧第二导向滑轮(447)之后，柔索的另一端与腰部角度检测装置(2)相连。9.根据权利要求7所述的一种人体腰部运动状态检测装置，其特征在于，腰带连接组件由侧方腰带第二连接块(202)、U形支架(204)、Z轴联轴器(205)、Z轴腰带连接块(206)、Y轴联...

【专利技术属性】
技术研发人员：李元，訾斌，钱森，王正雨，孙智，陈桥，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34