一种步态矫正训练器的控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种步态矫正训练器的控制系统及其控制方法，属于医疗康复训练设备技术领域，其在底座上设有控制单元，脚部摆正装置和椭圆运动机构上分别设有第一信息采集单元和第二信息采集单元，第一信息采集单元和第二信息采集单元与控制单元的输入连接，控制单元的输出与客户端连接；客户端将第一信息采集单元和第二信息采集单元采集的信息与设定的参数进行比较，并将比较结果发送至控制单元，以使控制单元根据比较结果控制脚部摆正装置和椭圆运动机构运动，使其运动速度接近设定的目标速度，使训练者在训练过程中保持恒定的运动速度，使训练更加科学有效。

【技术实现步骤摘要】
一种步态矫正训练器的控制系统及其控制方法
本专利技术涉及医疗康复训练设备
，特别涉及一种步态矫正训练器的控制系统及其控制方法。
技术介绍
内外八字脚，是属于下肢骨骼发育不良其中的一种，称作步态异常，在青少年中有着20％左右的发生率。行走的步态无论是外八字还是内八字，除了影响身体形态和气质外，对田径运动也有着不利的影响。对于还处在发育期青少年来说，可以通过后期矫正训练来改善。目前对内八字矫治手段主要有直线迈步训练，定制矫正鞋等。但是，矫正鞋需要特殊的鞋，而且属于定制设备，使用成本高，通用性极差，而且这些矫正训练方式都是属于一种需要恒心和耐心去训练的，每天受着约束去训练往往收不到好的效果。另有一些矫正方案的重点在于检测患者的步态并实时提醒患者保持正确的姿势，这种类型的器材是依赖于正常的人体主动步行运动，训练姿势单一，穿戴过程繁琐，并且需要宽敞的运动场地，而且提醒式的矫正效率差，往往达不到预期的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，提高步态矫正训练的通用性和矫正效率。为实现以上目的，本专利技术采用一种步态矫正训练器的控制系统，包括底座以及设置于底座上的座椅、脚部摆正装置和椭圆运动机构，椭圆运动机构固定连接于底座上，脚部摆正装置设置于椭圆运动机构上；底座上设有控制单元，脚部摆正装置和椭圆运动机构上分别设有第一信息采集单元和第二信息采集单元，第一信息采集单元和第二信息采集单元与控制单元的输入连接，控制单元的输出与客户端连接；第一信息采集单元用于采集脚部摆正装置内部执行电机的电流；第二信息采集单元用于采集椭圆运动机构运动的速度；控制单元用于将第一信息采集单元和第二信息采集单元采集的信息发送至客户端；客户端用于将第一信息采集单元和第二信息采集单元采集的信息与设定的参数进行比较，并将比较结果发送至控制单元，以使控制单元根据比较结果控制脚部摆正装置和椭圆运动机构运动，实现对用户的步态矫正。进一步地，所述椭圆运动机构包括椭圆运动机构机架与所述底座转动连接的大带轮，大带轮两端活动连接有曲柄连杆，曲柄连杆与大带轮的转动轴线位置连接，曲柄连杆下端与所述底座滑动连接；大带轮转动连接于椭圆运动机构机架上端，曲柄连杆远离所述大带轮的一端设置踏板滚轮，踏板滚轮位于曲柄连杆下端且滚动连接于所述底座上端；底座上固定连接有用于带动大带轮转动的第一电机，第一电机与大带轮动力连接；所述第二信息采集单元为速度传感器，速度传感器安装在所述椭圆运动机构上，速度传感器的输出和第一电机均连接所述控制单元。进一步地，所述脚部摆正装置包括与所述曲柄连杆固定连接的踏板，踏板上至少滑动连接有一对柔性夹块，踏板上设有导向槽，柔性夹块滑动连接于踏板上的导向槽内；踏板远离柔性夹块的一端固定连接有两条平行布置的光轴，所述光轴上滑动连接有两个运动连扳，两个运动连扳的两端均通过轴承连杆与一对柔性夹块活动连接；踏板上设有两个用于带动两个运动连扳在光轴上滑动的第二电机；所述第一信息采集单元包括与四个第二电机对应设置的四个电流传感器，该四个电流传感器分别与四个第二电机的引线串联后与控制单元一起安装在座椅的底部，该四个电流传感器的输出端均连接所述控制单元。进一步地，所述控制单元包括单片机芯片、四路直流电机驱动芯片和第一电机驱动器，所述单片机芯片用于向四路直流电机驱动芯片和第一电机驱动器发送运动信号，以及接收并处理第一信息采集单元和第二信息采集单元发送的信息；所述四路直流电机用于同时控制四个所述第二电机进行动作，所述第一电机驱动器用于控制所述第一电机进行动作；所述控制单元通过USB或者蓝牙与所述客户端连接。进一步地，所述客户端包括信息接收单元、信息比较单元和指令下发单元，其中：信息接收单元用于所述控制单元上传的电流信息和速度信息；信息比较单元用于将电机电流与预设阈值比较，当电机电流大于预设阈值时，下发电机停止运动指令至所述控制单元以使所述控制单元控制所述脚部摆正装置停止自动摆正脚掌动作；信息比较单元用于将速度与预先设置的目标速度进行比对，并将比对结果发送至所述控制单元以使所述控制单元根据比较结果控制所述椭圆运动机构运动速度。另一方面，采用一种步态矫正训练器的控制方法，包括如下步骤：待训练者两个脚掌放入两个脚部摆正装置内，通过客户端下发自动摆正指令至控制单元，以使控制单元控制脚部摆正装置内部执行电机开始工作；在脚部摆正装置进行自动摆正时，第一信息采集单元将采集到的执行电机的电流经控制单元发送至客户端；客户端在判断执行电机的电流是否达到预设阈值；若否，则继续对脚部摆正装置进行自动摆正；若是，则客户端下发电机停止运行指令至控制单元，以使控制单元根据电机停止运行指令控制执行电机停止运行；通过客户端设置矫正训练信息，并通过客户端下发矫正指令至控制单元以使控制单元控制椭圆运动机构运动从而带动脚部摆正装置进行椭圆运动实现对待训练者的步态矫正训练，该矫正训练信息包括训练时长和训练的目标速度。进一步地，所述客户端还通过所述控制单元获取第二信息采集单元采集的椭圆运动机构的实时运动速度；所述客户端将所述椭圆运动机构的实时运动速度与所述训练的目标速度进行比较，并将比较结果发送至控制单元，以使控制单元根据比较结果控制所述椭圆运动机构的运动速度。进一步地，还包括：通过所述客户端设置所述待训练者的训练姿势，该训练姿势包括站姿和坐姿。进一步地，还包括：所述客户端实时保存所述待训练者的训练数据，并以报表形式进行展示。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：本专利技术在步态矫正训练器材上的底座上设有控制单元，训练者的脚掌放置在脚部摆正装置内，椭圆运动机构用于带动脚部摆正装置进行椭圆运动，脚部摆正装置和椭圆运动机构上分别设有第一信息采集单元和第二信息采集单元，以在训练者进行训练时实时采集运动机构的转速和脚部摆正装置内部执行电机的电流，并将采集到的信息经控制单元发送至客户端，客户端将采集到的信息与预先设定的参数比如目标速度等进行比较，从而根据比较结果对椭圆运动机构和脚部摆正装置进行控制，保证训练者在训练过程保持恒定的运动速度，使其接近训练开始前所设定的目标速度，使得步态矫正训练更加有效和科学合理。附图说明下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述：图1是本专利技术步态矫正训练器的结构图；图2是椭圆运动机构的结构图；图3是脚部摆正装置的结构图；图4是本专利技术的控制系统的电路结构图；图5是步态矫正训练器控制方法的流程图。具体实施方式为了更进一步说明本专利技术的特征，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的保护范围加以限制。如图1、图5所示，本专利技术公开了一种步态矫正训练器的控制系统，包括：底座6以及设置于底座6上的座椅1、脚部摆正装置4和椭圆运动机构5，椭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种步态矫正训练器的控制系统，其特征在于，包括底座(6)以及设置于底座(6)上的座椅(1)、椭圆运动机构(5)和两个脚部摆正装置(4)，椭圆运动机构(5)固定连接于底座(6)上，脚部摆正装置(4)设置于椭圆运动机构(5)上以随着椭圆运动机构(5)的转动进行运动；/n底座(6)上设有控制单元，脚部摆正装置(4)和椭圆运动机构(5)上分别设有第一信息采集单元和第二信息采集单元，第一信息采集单元和第二信息采集单元与控制单元的输入连接，控制单元的输出与客户端连接；/n第一信息采集单元用于采集脚部摆正装置(4)内部执行电机的电流；/n第二信息采集单元用于采集椭圆运动机构(5)运动的速度；/n控制单元用于将第一信息采集单元和第二信息采集单元采集的信息发送至客户端；/n客户端用于将第一信息采集单元和第二信息采集单元采集的信息与设定的参数进行比较，并将比较结果发送至控制单元，以使控制单元根据比较结果控制脚部摆正装置(4)和椭圆运动机构(5)运动，实现对用户的步态矫正。/n

【技术特征摘要】
1.一种步态矫正训练器的控制系统，其特征在于，包括底座(6)以及设置于底座(6)上的座椅(1)、椭圆运动机构(5)和两个脚部摆正装置(4)，椭圆运动机构(5)固定连接于底座(6)上，脚部摆正装置(4)设置于椭圆运动机构(5)上以随着椭圆运动机构(5)的转动进行运动；
底座(6)上设有控制单元，脚部摆正装置(4)和椭圆运动机构(5)上分别设有第一信息采集单元和第二信息采集单元，第一信息采集单元和第二信息采集单元与控制单元的输入连接，控制单元的输出与客户端连接；
第一信息采集单元用于采集脚部摆正装置(4)内部执行电机的电流；
第二信息采集单元用于采集椭圆运动机构(5)运动的速度；
控制单元用于将第一信息采集单元和第二信息采集单元采集的信息发送至客户端；
客户端用于将第一信息采集单元和第二信息采集单元采集的信息与设定的参数进行比较，并将比较结果发送至控制单元，以使控制单元根据比较结果控制脚部摆正装置(4)和椭圆运动机构(5)运动，实现对用户的步态矫正。


2.如权利要求1所述的步态矫正训练器的控制系统，其特征在于，所述椭圆运动机构(5)包括椭圆运动机构机架与所述底座(6)转动连接的大带轮，大带轮两端活动连接有曲柄连杆，曲柄连杆与大带轮的转动轴线位置连接，曲柄连杆下端与所述底座(6)滑动连接；大带轮转动连接于椭圆运动机构机架上端，曲柄连杆远离所述大带轮的一端设置踏板滚轮，踏板滚轮位于曲柄连杆下端且滚动连接于所述底座(6)上端；底座(6)上固定连接有用于带动大带轮转动的第一电机(7)，第一电机(7)与大带轮动力连接；
所述第二信息采集单元为速度传感器，速度传感器安装在所述椭圆运动机构(5)上，速度传感器的输出和第一电机(7)均连接所述控制单元。


3.如权利要求2所述的步态矫正训练器的控制系统，其特征在于，所述脚部摆正装置(4)包括与所述曲柄连杆固定连接的踏板，踏板上至少滑动连接有一对柔性夹块，踏板上设有导向槽，柔性夹块滑动连接于踏板上的导向槽内；踏板远离柔性夹块的一端固定连接有两条平行布置的光轴，所述光轴上滑动连接有两个运动连扳，两个运动连扳的两端均通过轴承连杆与一对柔性夹块活动连接；踏板上设有两个用于带动两个运动连扳在光轴上滑动的第二电机；
所述第一信息采集单元包括与四个第二电机对应设置的四个电流传感器，该四个电流传感器分别与四个第二电机的引线串联后与控制单元一起安装在座椅的底部，该四个电流传感器的输出端均连接所述控制单元。


4.如权利要求3所述的步态矫正训练器的控制系统，其特征在于，所述控制单元包括单片机芯片、四路直流电机驱动芯片和第一电机驱动器，所述单...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨淑淇，孙少明，孙根基，彭伟，王俊，王君洪，褚叶彪，李明鹤，朱银秀，李磊，陈竟成，陈超，王威，
申请(专利权)人：中科院合肥技术创新工程院，
类型：发明
国别省市：安徽;34