[发明专利]一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车及控制方法

说明书

本发明涉及一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车及控制方法，属于医疗器械领域，包括控制器、用于检测减重车与患者背部之间距离的距离传感器；控制器包括距离信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块；距离信息采集模块接收距离传感器采集的实时距离测量值，得到当前时刻的实时距离值Act_dis，并且通过计算得到当前时刻的实时距离值与设定的绝对距离值Abs_dis之间的距离差值Err_dis；速度控制模块接收距离差值Err_dis，采用PID算法得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed；电机驱动模块接收训练车速度值Act_speed并通过控制电机使训练车以Act_speed的速度行驶。本发明保证了减重车与患者协同运动的同步实时性。

技术领域

本发明涉及一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，属于医疗器械领域。

背景技术

在临床上的各种患者（如脑卒中、脊髓损伤、骨折术后等引起的下肢运动功能障碍的恢复期患者）的下肢康复期，需要辅助设备进行减重支撑的辅助设备。目前在临床上没有太多的训练设备，而且康复需求不断扩大，然而专业康复人员缺乏；一对一模式人力成本高且耗时费力。为解决这些康复训练过程中出现的问题，急需安全、定量、有效及可进行重复训练的新技术。

康复减重步行训练车（下简称减重车）是通过减重支持帮助下肢运动功能障碍的患者进行步行训练的系统。在临床患者康复中期，当患者下肢恢复一定的活动能力，但仍无法支撑身体落地进行独立行走时，需要减重车对身体进行支撑减重，辅助患者实现落地行走的恢复性训练。然而，现有技术中，没有一种能够通过检测距离实现精确直线跟随的康复减重步行训练车。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车及控制方法，保证了减重车与患者协同运动的同步实时性。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种通过检测距离实现直线跟随的康复减重步行训练车，包括控制器、用于检测减重车与患者背部之间距离的距离传感器；

控制器包括距离信息采集模块、速度控制模块、电机驱动模块；

距离信息采集模块接收距离传感器采集的实时距离测量值，得到当前时刻的实时距离值Act_dis，并且通过计算得到当前时刻的实时距离值与设定的绝对距离值Abs_dis之间的距离差值Err_dis；

速度控制模块接收距离差值Err_dis，采用PID算法得到当前时刻的训练车速度修正值Act_speed；

电机驱动模块接收训练车速度值Act_speed并通过控制电机使训练车以Act_speed的速度行驶。

距离差值Err_dis的计算时间、距离差值转化为训练车速度值的计算时间很短，可以忽略不计，这是控制器计算性能保证的；此外，对当前时刻的训练车速度修正值的理解：计算得到当前时刻的训练车速度修正值之后，控制器立刻驱动电机进行训练车速度调整（加速、减速或匀速），在下一时刻到来前，训练车速度已调整至当前时刻的训练车速度修正值Act_speed并保持该速度行驶；而下一时刻，距离传感器又检测新的距离值，得到新的训练车速度值，控制器立刻驱动电机进行训练车速度调整（加速、减速或匀速）以调整至新的训练车速度值，重复以上操作，以此类推。

具体地，当前时刻的训练车速度修正值Act_speed的计算方式如下：

Act_speed=[Kp*Err_dis + Ki*∑Err_dis + Kd*( Err_dis-Last_Err_dis)]/t+ last_speed