一种下肢康复训练的双绳悬吊式主动减重系统技术方案

本发明专利技术公开了一种下肢康复训练的双绳悬吊式主动减重系统，包括：底座、随动机构和减重机构，随动机构能够驱动减重机构进行横向和纵向移动；减重机构为两个，减重机构包括支撑框架、滚珠丝杠、主动板、从动板、驱动丝杠电机、卷绳轮和卷绳电机，压簧的一端与主动板固定连接，压簧的另一端与从动板触接；从动板的下侧连接有第一滑轮，支撑框架上设有压力传感器，压力传感器连接有第二滑轮，卷绳电机固定设置在支撑框架的一侧，卷绳电机与卷绳轮连接，卷绳轮上缠绕有吊绳，吊绳依次绕过第一滑轮、第二滑轮后用于与患者下肢连接，从而使减重机构能够分别对左右腿施加辅助力，减轻患者下肢运动压力，并提高人机交互的舒适度。

A Double-rope Suspension Active Weight Reduction System for Rehabilitation Training of Lower Limbs

The invention discloses a double-rope suspension active weight-reducing system for lower limb rehabilitation training, which comprises a base, a follow-up mechanism and a weight-reducing mechanism, which can drive the weight-reducing mechanism to move horizontally and longitudinally; a weight-reducing mechanism consists of two parts: a support frame, a ball screw, a driving plate, a driven screw motor, a rope-winding wheel and a rope-winding motor, and a pressure spring. One end is fixed with the active plate, the other end of the pressure spring is connected with the driven plate; the lower side of the driven plate is connected with the first pulley, the support frame is provided with a pressure sensor, the pressure sensor is connected with the second pulley, the rope winding motor is fixed on one side of the support frame, the rope winding motor is connected with the rope winding wheel, and the rope winding around the first pulley and the second pulley in turn. The rear wheel is used to connect the lower limbs of the patients, so that the weight-reducing mechanism can exert auxiliary force on the left and right legs, reduce the lower limb movement pressure of the patients, and improve the comfort of human-computer interaction.

【技术实现步骤摘要】
一种下肢康复训练的双绳悬吊式主动减重系统
本专利技术涉及康复训练器械
，特别是涉及一种下肢康复训练的双绳悬吊式主动减重系统。
技术介绍
中风是脑卒中的俗称，它是由脑动脉系统和静脉系统发生病理性改变，造成脑神经损伤引起的。中风患者会发生意识和功能活动障碍等多方面的症状和体征，偏瘫(患者半侧自主运动障碍)是最为常见的中风后症状，其中大约有三分之二的患者在脑卒中后遗留下肢功能障碍。人体下肢一般从事各种比较复杂、精细的活动工作，其运动功能直接影响人们的日常生活能力。相关研究表明仅有15％患者下肢功能可以完全或基本恢复，20％的患者会丧失全部下肢功能。所以，更快捷高效的中风偏瘫后的下肢功能恢复方法成为当前的研究热点和重点。运动康复训练主要基于神经系统可塑性原理，要激发患者中枢神经系统的重组，从而恢复神经系统功能和肢体运动功能。要取得良好的康复训练效果，患者自身的强烈意愿和积极参与至关重要，病人参与的主动性越高，训练的效果会越好。一方面，结构复杂、功能强大的康复机器人系统和先进的适应性控制算法，在为患者提供运动辅助时，总是能够补偿患者自身的不足，完成运动任务。但是，患者会过于依赖康复训练装置的辅助而懈怠，产生“惰性效应”。另一方面，脑卒中偏瘫患者具有一定行走能力，其主要功能障碍是步态异常，且偏瘫患者患侧与健侧具有不对称的特性，这种不对称的特性在侧向尤为显著，因此，康复训练系统所提供的辅助力需对患者左右腿进行区分。而传统的减重装置仅提供竖直向上的辅助力，无法提供竖直、前向以及侧向的多维辅助力，所以不满足偏瘫患者的康复训练需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种下肢康复训练的双绳悬吊式主动减重系统，以解决上述现有技术存在的问题，使减重机构能够分别对左右腿施加辅助力，减轻患者下肢运动压力，并提高人机交互的舒适度。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种下肢康复训练的双绳悬吊式主动减重系统，包括底座、随动机构和减重机构，所述随动机构设置在所述底座上，所述减重机构设置在所述随动机构上，所述随动机构能够驱动所述减重机构进行横向和纵向移动；所述减重机构为两个，所述减重机构包括支撑框架、滚珠丝杠、主动板、从动板、驱动丝杠电机、卷绳轮和卷绳电机，所述滚珠丝杠的两端分别与所述支撑框架转动连接，所述滚珠丝杠的一端与所述驱动丝杠电机连接，所述主动板通过丝杠螺母与所述滚珠丝杠连接，所述从动板与所述滚珠丝杠滑动连接，所述主动板和所述从动板之间设有压簧，所述压簧的一端与所述主动板固定连接，所述压簧的另一端与所述从动板触接；所述从动板的下侧连接有第一滑轮，所述支撑框架上设有压力传感器，所述压力传感器连接有第二滑轮，所述卷绳电机固定设置在所述支撑框架的一侧，所述卷绳电机与所述卷绳轮连接，所述卷绳轮上缠绕有吊绳，所述吊绳依次绕过所述第一滑轮、所述第二滑轮后用于与患者下肢连接。进一步的，所述底座采用铝型材，相邻的所述铝型材通过角件相互连接，所述底座的下方连接有至少四个福马轮。进一步的，所述随动机构包括横向运动机构，所述横向运动机构分为平行的主动横向运动机构和从动横向运动机构，所述主动横向运动机构包括横向伺服电机、横向丝杠和横向螺母，所述横向丝杠的两端分别与所述底座转动连接，所述横向丝杠的两端均设有横向触碰式应急开关，所述横向丝杠的一端与所述横向伺服电机连接，所述横向伺服电机连接有横向电机编码器，所述横向螺母套设在所述横向丝杠上；所述从动横向运动机构包括横向滑轨和横向滑块，所述横向滑轨设置在所述底座上，所述横向滑块与所述横向滑轨相匹配，所述减重机构的两端分别固定设置在所述横向螺母和所述横向滑块上。进一步的，所述随动机构包括两个平行的纵向运动机构，所述纵向运动机构包括纵梁、纵向丝杠、纵向螺母和纵向伺服电机，所述横向螺母和所述横向滑块上设有一横向连接板，所述纵梁纵跨于所述底座上且所述纵梁的两端分别固定在一所述横向连接板上，所述纵向丝杠的两端分别与一所述纵梁转动连接，其中一所述纵向丝杠通过一所述纵向螺母与一所述减重机构连接，另一所述纵向丝杠通过另一所述纵向螺母与另一所述减重机构连接，所述纵向丝杠的两端均设有纵向触碰式应急开关，所述纵向丝杠均分别连接有一所述纵向伺服电机，所述纵向伺服电机连接有纵向电机编码器；所述纵向丝杠上套设有纵向滑块，所述纵向滑块与另一所述纵向丝杠上的纵向螺母相匹配，所述支撑框架的两端分别固定设置在所述纵向螺母和所述纵向滑块上。进一步的，所述支撑框架上设有两个减重滑轨，所述减重滑轨贯穿所述主动板和所述从动板，所述主动板以及所述从动板与所述减重滑轨均滑动连接，所述压簧套设在所述主动板和所述从动板之间的所述减重滑轨上。进一步的，所述主动板以及所述从动板与所述支撑框架之间设有磁栅尺，所述磁栅尺包括磁栅读数头和磁条，所述磁条设置在所述支撑框架上且分别与所述主动板、所述从动板位置相匹配，所述主动板和所述从动板的下侧均设有与所述磁条相匹配的所述磁栅读数头。进一步的，所述支撑框架的下方设有偏角测量机构，所述偏角测量机构包括测量支座、定位板、两个半月板和两个中空轴编码器，所述测量支座与所述支撑框架固定连接，所述定位板的两端分别固定在所述测量支座上，所述定位板中间设有供所述吊绳穿过的定位通孔，两个所述半月板正交设置，上侧的所述半月板的直径小于下侧的所述半月板的直径，所述半月板的两端均通过轴承、轴承座与所述测量支座转动连接，所述半月板的一端分别连接有一所述中空轴编码器，所述半月板的中间开设有一供所述吊绳穿过的滑槽，绕过所述第二滑轮的所述吊绳依次穿过所述定位通孔和所述滑槽。进一步的，所述吊绳与拉簧的一端连接，所述拉簧的另一端通过固定架连接有拉绳式位移传感器，所述固定架的下端连接有安装螺母，所述安装螺母用于与患者下肢通过绑扎带连接。进一步的，还包括控制系统，所述控制系统包括宿主机、目标机和数据采集卡，所述宿主机和所述目标机通过网线连接，所述目标机与所述数据采集卡通过PCI接口连接，所述数据采集卡与所述随动机构以及所述减重机构均连接，所述数据采集卡能够采集所述随动机构以及所述减重机构中的信号并传输至所述目标机中，所述目标机通过所述数据采集卡控制所述随动机构以及所述减重机构。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术采用双绳悬吊式结构，可以考虑到偏瘫患者患侧与健侧的不对称特性，对左右腿分别施加竖直、前向以及侧向的辅助力，减轻患者的下肢运动压力。同时，减重机构中采用串联弹性驱动的办法，利用两根高强度压簧提高了辅助力控制精度以及人机交互的舒适度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术下肢康复训练的双绳悬吊式主动减重系统的结构示意图；图2为本专利技术中减重机构的结构示意图；图3为本专利技术中减重机构的正视图；图4为本专利技术中减重机构的俯视图；图5为本专利技术中横向运动机构的结构示意图；图6为本专利技术中纵向运动机构的结构示意图；图7为本专利技术中偏角测量机构的结构示意图；图8为本专利技术中偏角测量机构的俯视图；图9为本专利技术中控制系统的控制流程图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种下肢康复训练的双绳悬吊式主动减重系统，其特征在于：包括底座、随动机构和减重机构，所述随动机构设置在所述底座上，所述减重机构设置在所述随动机构上，所述随动机构能够驱动所述减重机构进行横向和纵向移动；所述减重机构为两个，所述减重机构包括支撑框架、滚珠丝杠、主动板、从动板、驱动丝杠电机、卷绳轮和卷绳电机，所述滚珠丝杠的两端分别与所述支撑框架转动连接，所述滚珠丝杠的一端与所述驱动丝杠电机连接，所述主动板通过丝杠螺母与所述滚珠丝杠连接，所述从动板与所述滚珠丝杠滑动连接，所述主动板和所述从动板之间设有压簧，所述压簧的一端与所述主动板固定连接，所述压簧的另一端与所述从动板触接；所述从动板的下侧连接有第一滑轮，所述支撑框架上设有压力传感器，所述压力传感器连接有第二滑轮，所述卷绳电机固定设置在所述支撑框架的一侧，所述卷绳电机与所述卷绳轮连接，所述卷绳轮上缠绕有吊绳，所述吊绳依次绕过所述第一滑轮、所述第二滑轮后用于与患者下肢连接。

【技术特征摘要】
1.一种下肢康复训练的双绳悬吊式主动减重系统，其特征在于：包括底座、随动机构和减重机构，所述随动机构设置在所述底座上，所述减重机构设置在所述随动机构上，所述随动机构能够驱动所述减重机构进行横向和纵向移动；所述减重机构为两个，所述减重机构包括支撑框架、滚珠丝杠、主动板、从动板、驱动丝杠电机、卷绳轮和卷绳电机，所述滚珠丝杠的两端分别与所述支撑框架转动连接，所述滚珠丝杠的一端与所述驱动丝杠电机连接，所述主动板通过丝杠螺母与所述滚珠丝杠连接，所述从动板与所述滚珠丝杠滑动连接，所述主动板和所述从动板之间设有压簧，所述压簧的一端与所述主动板固定连接，所述压簧的另一端与所述从动板触接；所述从动板的下侧连接有第一滑轮，所述支撑框架上设有压力传感器，所述压力传感器连接有第二滑轮，所述卷绳电机固定设置在所述支撑框架的一侧，所述卷绳电机与所述卷绳轮连接，所述卷绳轮上缠绕有吊绳，所述吊绳依次绕过所述第一滑轮、所述第二滑轮后用于与患者下肢连接。2.根据权利要求1所述的下肢康复训练的双绳悬吊式主动减重系统，其特征在于：所述底座采用铝型材，相邻的所述铝型材通过角件相互连接，所述底座的下方连接有至少四个福马轮。3.根据权利要求1所述的下肢康复训练的双绳悬吊式主动减重系统，其特征在于：所述随动机构包括横向运动机构，所述横向运动机构分为平行的主动横向运动机构和从动横向运动机构，所述主动横向运动机构包括横向伺服电机、横向丝杠和横向螺母，所述横向丝杠的两端分别与所述底座转动连接，所述横向丝杠的两端均设有横向触碰式应急开关，所述横向丝杠的一端与所述横向伺服电机连接，所述横向伺服电机连接有横向电机编码器，所述横向螺母套设在所述横向丝杠上；所述从动横向运动机构包括横向滑轨和横向滑块，所述横向滑轨设置在所述底座上，所述横向滑块与所述横向滑轨相匹配，所述减重机构的两端分别固定设置在所述横向螺母和所述横向滑块上。4.根据权利要求3所述的下肢康复训练的双绳悬吊式主动减重系统，其特征在于：所述随动机构包括两个平行的纵向运动机构，所述纵向运动机构包括纵梁、纵向丝杠、纵向螺母和纵向伺服电机，所述横向螺母和所述横向滑块上设有一横向连接板，所述纵梁纵跨于所述底座上且所述纵梁的两端分别固定在一所述横向连接板上，所述纵向丝杠的两端分别与一所述纵梁转动连接，其中一所述纵向丝杠通过一所述纵向螺母与一所述减重机构连接，另一所述纵向丝杠通过另一所述纵向螺母与另一所述减重机构连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：于宁波，张鹏，孙玉波，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津,12