康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析系统，包括数据采集模块以及数据处理模块。本发明专利技术可以对左右两侧的脚踏板受力进行监测，并判断出施力脚。本发明专利技术还公开了一种脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析方法以及一种具备运动数据监测功能的脚踏式康复训练轮椅。动数据监测功能的脚踏式康复训练轮椅。动数据监测功能的脚踏式康复训练轮椅。

【技术实现步骤摘要】
康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种医疗康复器械，具体涉及一种脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析系统。本专利技术还涉及一种脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析方法。

技术介绍

[0002]脑卒中又称“中风”、“脑血管意外”，是一种急性脑血管疾病，是由于脑部血管突然破裂或血管阻塞导致血液不能流入大脑而引起脑组织损伤的疾病。在幸存的脑卒中患者中，大约有75％的人不同程度地丧失了劳动或生活自理能力。如果患者尽早采取脑卒中的康复训练，这种早期康复训练对于减轻脑卒中造成的运动功能障碍，提高生活质量有着关键性的作用。康复训练基于神经可塑性原理，患者通过主动和被动运动等运动训练的方式，能够重建大脑损坏区域的功能，从而恢复受损的运动功能。
[0003]脑卒中患者的运动功能障碍主要表现在下肢各关节无法各司其职，无法按指令进行分离运动，通常会出现整个下肢一起运动的情况，同时下肢肌肉力量下降。因此，常用的脑卒中患者的康复训练方式是对患侧下肢进行被动关节活动，以维持关节活动度，增加肌肉力量，刺激大脑重新建立神经通路，预防肌肉挛缩、粘连。
[0004]中国专利技术专利文献CN103930081A公开了一种三轮轮椅，其能够在保持就坐于椅子上的姿势状态下，通过蹬踏前方的踏板而进行运转。该三轮轮椅可以用于脑卒中患者的康复训练，患者通过类似自行车的蹬踏动作，使患侧肢体进行被动或主动运动，从而进行下肢运动功能、关节活动度以及肌肉力量等方面的训练。
[0005]但是，这种三轮轮椅只能帮助脑卒中患者进行康复训练，但却无法对训练过程进行实时跟踪，并评估训练效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析系统，它可以对左右两侧的脚踏板受力进行监测，并判断出施力脚。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析系统的技术解决方案为，包括：
[0008]数据采集模块；所述数据采集模块至少包括压力传感器、位置传感器；压力传感器用于采集链条传动机构的链条所受的张力，并将所采集的压力值F
loadcell
传送给数据处理模块；位置传感器用于采集单侧脚踏曲柄的绝对角度位置，并将所采集的绝对角度值传送给数据处理模块；以及
[0009]数据处理模块；所述数据处理模块根据所述压力传感器所采集的压力值F
loadcell
，采用以下公式计算脚踏板所受的蹬踏力F
foot
：
[0010][0011]其中，R
chainwheel
为链轮的半径，
[0012]θ为脚踏板受力后链条张紧时，链条与张紧轮的受力方向之间的夹角，R
crank
为脚踏曲柄的长度，
[0013]F
loadcell
为压力传感器所采集的压力值；
[0014]所述数据处理模块持续计算脚踏板所受的蹬踏力F
foot
，并将一段时间t内的计算结果输出，得到蹬踏力F
foot
随时间t变化的蹬踏力曲线；所述蹬踏力曲线包含双侧脚踏板的受力情况；
[0015]所述数据处理模块根据所述位置传感器所采集的绝对角度值，将绝对角度值换算为相位值；数据处理模块持续换算相位值，并将一段时间t内的换算结果输出，得到单侧脚踏曲柄的相位随时间t变化的相位曲线。
[0016]在另一实施例中，所述蹬踏力曲线的多个周期中，相邻周期代表一个单侧脚踏板的受力状态和一个对侧脚踏板的受力状态。
[0017]在另一实施例中，所述相位曲线的多个周期中，每个周期的前半周期代表单侧脚踏板的受力状态，后半周期代表对侧脚踏板的受力状态。
[0018]在另一实施例中，将所述单侧脚踏曲柄进入脚踏板施力区的位置作为蹬踏区域的起始边界线，所述单侧脚踏曲柄离开脚踏板施力区的位置作为蹬踏区域的终止边界线；当右侧脚踏板位于蹬踏区域内时，压力传感器所检测到的蹬踏力F
foot
为右侧脚踏板所受的力，判断为右脚施力；当左侧脚踏板位于蹬踏区域内时，压力传感器所检测到的蹬踏力F
foot
为左侧脚踏板所受的力，判断为左脚施力。
[0019]在另一实施例中，当右侧脚踏曲柄或其上任一点P
crank
从起始边界线处进入所述蹬踏区域时，判断为右脚施力区间的开始相位位置；当右侧脚踏曲柄或其上任一点P
crank
从终止边界线处离开蹬踏区域，或者压力传感器所采集的压力值F
loadcell
逐渐减小到0时，判断为右脚施力区间的结束相位位置；当左侧脚踏曲柄或其上任一点P
crank
从起始边界线处进入蹬踏区域时，判断为左脚施力区间的开始相位位置；当左侧脚踏曲柄或其上任一点P
crank
从终止边界线处离开蹬踏区域，或者压力传感器所采集的压力值F
loadcell
逐渐减小到0时，判断为左脚施力区间的结束相位位置。
[0020]本专利技术还提供一种脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：
[0021]步骤S1，数据采集；通过压力传感器采集链条传动机构的链条所受的张力，并将所采集的压力值F
loadcell
传送给数据处理模块；通过位置传感器采集单侧脚踏曲柄的绝对角度位置，并将所采集的绝对角度值传送给数据处理模块；
[0022]步骤S2，数据处理；
[0023]步骤S21，数据处理模块根据压力传感器所采集的压力值F
loadcell
，采用以下公式计算脚踏板所受的蹬踏力F
foot
：
[0024][0025]其中，R
chainwheel
为链轮的半径，
[0026]θ为脚踏板受力后链条张紧时，链条与张紧轮的受力方向之间的夹角，R
crank
为脚踏曲柄的长度，
[0027]F
loadcell
为压力传感器所采集的压力值；
[0028]数据处理模块根据位置传感器所采集的绝对角度值，将绝对角度值换算为相位值；
[0029]步骤S22，数据处理模块持续计算脚踏板所受的蹬踏力F
foot
，并将一段时间t内的计算结果输出，得到蹬踏力F
foot
随时间t变化的蹬踏力曲线；
[0030]数据处理模块持续换算单侧脚踏曲柄的相位值，并将一段时间t内的换算结果输出，得到单侧脚踏曲柄的相位随时间t变化的相位曲线；
[0031]步骤S23，确定蹬踏区域的起始边界线和终止边界线；
[0032]蹬踏区域的起始边界线为单侧脚踏曲柄进入脚踏板施力区的位置，当该侧脚踏曲柄旋转至此处时该侧脚踏板开始受力；蹬踏区域的终止边界线为该侧脚踏曲柄离开脚踏板施力区的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析系统，其特征在于，包括：数据采集模块；所述数据采集模块至少包括压力传感器、位置传感器；压力传感器用于采集链条传动机构的链条所受的张力，并将所采集的压力值F
loadcell
传送给数据处理模块；位置传感器用于采集单侧脚踏曲柄的绝对角度位置，并将所采集的绝对角度值传送给数据处理模块；以及数据处理模块；所述数据处理模块根据所述压力传感器所采集的压力值F
loadcell
，采用以下公式计算脚踏板所受的蹬踏力F
foot
：其中，R
chainwheel
为链轮的半径，θ为脚踏板受力后链条张紧时，链条与张紧轮的受力方向之间的夹角，R
crank
为脚踏曲柄的长度，F
loadcell
为压力传感器所采集的压力值；所述数据处理模块持续计算脚踏板所受的蹬踏力F
foot
，并将一段时间t内的计算结果输出，得到蹬踏力F
foot
随时间t变化的蹬踏力曲线；所述蹬踏力曲线包含双侧脚踏板的受力情况；所述数据处理模块根据所述位置传感器所采集的绝对角度值，将绝对角度值换算为相位值；数据处理模块持续换算相位值，并将一段时间t内的换算结果输出，得到单侧脚踏曲柄的相位随时间t变化的相位曲线。2.根据权利要求1所述的脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析系统，其特征在于：所述蹬踏力曲线的多个周期中，相邻周期代表一个单侧脚踏板的受力状态和一个对侧脚踏板的受力状态。3.根据权利要求1所述的脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析系统，其特征在于：所述相位曲线的多个周期中，每个周期的前半周期代表单侧脚踏板的受力状态，后半周期代表对侧脚踏板的受力状态。4.根据权利要求1所述的脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析系统，其特征在于：将所述单侧脚踏曲柄进入脚踏板施力区的位置作为蹬踏区域的起始边界线，所述单侧脚踏曲柄离开脚踏板施力区的位置作为蹬踏区域的终止边界线；当右侧脚踏板位于蹬踏区域内时，压力传感器所检测到的蹬踏力F
foot
为右侧脚踏板所受的力，判断为右脚施力；当左侧脚踏板位于蹬踏区域内时，压力传感器所检测到的蹬踏力F
foot
为左侧脚踏板所受的力，判断为左脚施力。5.根据权利要求4所述的脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析系统，其特征在于：当右侧脚踏曲柄或其上任一点P
crank
从起始边界线处进入所述蹬踏区域时，判断为右脚施力区间的开始相位位置；当右侧脚踏曲柄或其上任一点P
crank
从终止边界线处离开蹬踏区域，或者压力传感器所采集的压力值F
loadcell
逐渐减小到0时，判断为右脚施力区间的结束相位位置；当左侧脚踏曲柄或其上任一点P
crank
从起始边界线处进入蹬踏区域时，判断为左脚施力区间的开始相位位置；当左侧脚踏曲柄或其上任一点P
crank
从终止边界线处离开蹬踏区域，
或者压力传感器所采集的压力值F
loadcell
逐渐减小到0时，判断为左脚施力区间的结束相位位置。6.一种脚踏式康复训练轮椅的脚踏板受力监测及施力脚分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，数据采集；通过压力传感器采集链条传动机构的链条所受的张力，并将所采集的压力值F
loadcell
传送给数据处理模块；通过位置传感器采集单侧脚踏曲柄的绝对角度位置，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：申纯太，华田中，朱鸿杰，詹看云，莫志良，李铭达，范卫东，
申请(专利权)人：海压特医疗科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：