[发明专利]主动减重步行训练装置及方法

权利要求书

1.一种主动减重步行训练装置，包括一个支架(11)、一个跑步机(12)和一个减重机构，其特征在于所述的减重机构安装在支架(11)上；该减重机构的结构是：由一个电机(1)驱动一个传动机构(2)做直线运动，所述的传动机构(2)与钢丝绳(3)的一端相连接，所述的钢丝绳(3)的另一端通过定滑轮(4)、动滑轮(6)与绞盘(5)相连接；所述的动滑轮(6)与力传感器(7)相连接；所述的患者(10)穿戴好吊带(8)位于跑步机(12)上；所述的吊带(8)与支撑机构(9)相连接，上方与力传感器(7)相连接。

2.根据权利要求1所述的主动减重步行训练装置，其特征在于所述的传动机构(2)是：所述的电机(1)安装在电机连接板(25)上，通过联轴器(13)来驱动滚珠丝杠(16)转动；所述的滚珠丝杠(16)两端分别安装在两个轴承座(20)上；所述的滚珠丝杠(16)的两旁有两个平行的导向轴(14)；所述的两个导向轴的两端分别安装在四个导向轴支座(19)上；所述的两个导向轴(14)上均套有直线轴承(23)；所述的两个直线轴承(23)与连接板(22)固接，通过连接板(22)与滚珠丝杠(16)上的丝杠螺母(24)、钢丝绳连接板(15)固接；所述的钢丝绳连接板(15)上有个小孔，用于固定钢丝绳(3)，同时安装着气弹簧(17)；所述的气弹簧另一端与气弹簧支座(18)连接；所述的电机连接板(15)、两个轴承座(20)、四个导向轴支座(19)和弹簧支座(18)固定在一块底板(21)上；所述的底板(21)安装在所述的支架(11)上。

3.根据权利要求1所述的主动减重步行训练装置，其特征在于所述的力传感器(7)输出信号经由一个变送器(27)与一个数据采集卡(28)连接；所述的数据采集卡(28)连接到上位机控制器(29)上；所述的电机(1)与电机驱动器(26)连接；所述的电机驱动器(26)与所述的上位机控制器(29)连接；所述的上位机控制器(29)与显示器(31)相互通信，通过键盘(30)向显示器(31)输入指令。

4.一种主动减重步行训练方法，采用根据权利要求3所述的主动减重步行训练装置进行康复训练，其特征在于采用直接转矩控制方式来控制所述的电机(1)；所述的直接转矩控制方式是：将每次训练的给定减重力值输入到所述的上位机控制器(29)，上位机控制器(29)将力信号转换成相对应的模拟电压信号发送给所述的电机驱动器(26)，电机驱动器(26)再将模拟电压信号转换成相对应的转矩信号发送给电机(1)，驱动电机(1)按指定转矩转动；电机(1)通过所述的传动机构(2)作用在所述的钢丝绳(3)上以保持减重力的恒定；而所述的力传感器(7)将实际的减重力反馈给传感器(7)以形成闭环控制回路。

5.根据权利要求4所述的主动减重步行训练方法，其特征在于通过所述的电机(1)驱动丝杠(16)来牵引钢丝绳(3)，为患者(10)卸去自身的重量，使得患者(10)能够在恒定减重力的情况下进行减重步行训练；具体操作步骤如下：

a.患者(10)穿戴好吊带(8)，在跑步机上就位，并将吊带(8)后端连接在支撑机构(9)上，上端连接在力传感器(7)上；

b.手动操作绞盘(5)，通过钢丝绳(3)逐渐将患者(10)吊起，直至双脚处于脱离跑步机(12)皮带的临界状态；

c.通过键盘(30)输入控制参数：训练时间以及减重力大小；

d.训练开始，电机(1)开始运作；力传感器(7)输出实际减重力的大小，将减重力信号传送到数据采集卡(28)，数据采集卡再将信号最终反馈给上位机控制器(20)，上位机控制器(20)通过运算来产生反馈信号来实时调整电机(1)的输出转矩，以保证减重力在一定误差范围内保持恒定。