可实时检测力并进行交互反馈的上下肢康复运动装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种可实时检测力并进行交互反馈的上下肢康复运动装置。适用于康复设备领域。


背景技术：

2.我国社会发展已经进入新的阶段，然而人口老龄化的程度也逐渐加深，因老年病导致的偏瘫、失能老人数量越来越多，给家庭和社会都带来了沉重的负担。肢体运动康复训练可有效降低患者致残率，让患者恢复生活信心，回归社会。
3.目前，市场上推行的肢体康复训练设备主要是单独的上肢康复训练设备和单独的下肢康复训练设备，也有少量可以同时实现上下肢康复训练的设备，但是由于两种训练模式的控制系统、电机、配套模块不同，所以设备还存在粗大笨重、移动困难、造价成本过高等问题。如果同一个病人上下肢都需要进行康复训练时，通常的情况下是需要调换训练设备。比如先完成上肢康复训练后需将设备推走，然后将下肢康复设备推过来重新固定后开展训练，整个过程步骤繁琐，花费时间长，对于人力物力及时间都是极大地浪费，不利于有限医疗资源及康复医师的合理分配。
4.此外，现有的运动康复设备是由电机直接驱动手柄或脚踏进行旋转运动带动患者上肢或下肢进行运动训练，而无法实时监测患者肢体端的发力情况。由于无法有效监测患者主动发力的程度，设备在速度控制上无法实现交互式调节。现有产品多是采用直流电机加编码器的形式，通过检测转速的变化率来进行加减速，但这样存在一定的滞后性，以至于患者发力变化后不能与患者的肌肉控制进行有效准确的结合，更不能及时进行转速变化等正相关的激励反馈，同时患者肌力的康复程度也无法进行有效评估。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种可实时检测力并进行交互反馈的上下肢康复运动装置。
6.本实用新型所采用的技术方案是：一种可实时检测力并进行交互反馈的上下肢康复运动装置，其特征在于：具有伺服电机、减速机、扭矩传感器、换向器和用于进行上肢或下肢运动训练的手柄或脚踏，伺服电机的输出轴依次经减速机、扭矩传感器传动连接换向器，换向器上安装手柄或脚踏，所述扭矩传感器和伺服电机均电路连接控制单元。
7.所述减速机、扭矩传感器和换向器均布置于所述伺服电机的轴线上。
8.本实用新型的有益效果是：本实用新型采用伺服电机配合扭矩传感器的运动控制方案，通过扭矩传感器实时监测患者肢体主动发力情况，并据此控制电机转速，实现患者与设备之间的柔性交互，给患者正向反馈，激励患者积极参与运动训练，提高治疗效果。
9.本实用新型将扭矩传感器引入到运动康复领域，创新设计了伺服电机、减速机、扭矩传感器、换向器的排布方式，在实现柔性交互的同时，合理利用空间，精简设备结构。
10.本实用新型通过扭矩传感器实时监测患者肢体主动发力情况，为临床康复评估提
供数据。
11.本实用新型通过伺服电机和扭矩传感器，可在监测患者肢体发力情况的基础上，对设备速度和输出力矩进行实时控制，因此与外设反馈模块相连时具有更好的实时响应性，也增加了设备的可扩展性。
附图说明
12.图1为实施例的结构示意图。
13.图2为实施例的使用流程图。
14.1、伺服电机；2、减速机；3、扭矩传感器；4、换向器；5、手柄或脚踏。
具体实施方式
15.本实施例为一种可实时检测力并进行交互反馈的上下肢康复运动装置，具有伺服电机、减速机、扭矩传感器、换向器和用于进行上肢或下肢运动训练的手柄或脚踏，伺服电机的输出轴依次经减速机、扭矩传感器传动连接换向器，换向器上可拆卸的安装有手柄或脚踏，扭矩传感器和伺服电机均电路连接控制单元。
16.为合理利用空间，精简设备结构，本例中将减速机、扭矩传感器和换向器均布置于伺服电机的轴线上。
17.本实施例中伺服电机配合扭矩传感器的运动控制方案来实现动力输出实时响应和患者发力的实时监测，伺服电机经过减速机带动扭矩传感器，扭矩传感器输出后带动换向器输出到手柄或者脚踏进行上肢或下肢的运动训练。伺服电机可以实时进行速度和输出力矩的控制，在控制单元下控制伺服电机进行实时的加减速和力矩的增减。减速机可以扩大电机力矩输出和与患者端的运动速度进行配比，扭矩传感器可以实时监测到患者的发力情况。
18.患者随着治疗和康复训练逐渐恢复部分肌力，有了主动参与运动的意识，此时如果可以对患者的施加的力进行检测并进行快速的正向反馈可以更大程度的调动患者的积极性。该设备通过扭矩传感器可以实时监测患者的主动发力情况，一旦检测到患者用力，即可立即进行正相关的加速运动，患者力度越大转速就越快，这样可对患者在康复运动的参与上有一种很强的激励效应；如果患者施加的力变小，主动意识变差，扭矩传感器测得患者端施加的力变小后，控制系统将逐渐降低伺服电机的转速，让患者意识到自身需要主动发力，这样可以让患者更加积极主动的进行康复训练，很大程度的提高了临床治疗的效果。同时该装置采用的高精度扭矩传感器可以监控患者的肌肉力量并导出患者的发力的数据，作为临床评估至关重要。
19.上述实施例仅用于解释说明本实用新型的实用新型构思，而非对本实用新型权利保护的限定，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应落入本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种可实时检测力并进行交互反馈的上下肢康复运动装置，其特征在于：具有伺服电机、减速机、扭矩传感器、换向器和用于进行上肢或下肢运动训练的手柄或脚踏，伺服电机的输出轴依次经减速机、扭矩传感器传动连接换向器，换向器上可拆卸的安装有手柄或脚踏，所述扭矩传感器和伺服电机均电路连接控制单元。2.根据权利要求1所述的可实时检测力并进行交互反馈的上下肢康复运动装置，其特征在于：所述减速机、扭矩传感器和换向器均布置于所述伺服电机的轴线上。

技术总结
本实用新型涉及一种可实时检测力并进行交互反馈的上下肢康复运动装置。本实用新型适用于康复设备领域。本实用新型的技术方案为一种可实时检测力并进行交互反馈的上下肢康复运动装置，其特征在于：具有伺服电机、减速机、扭矩传感器、换向器和用于进行上肢或下肢运动训练的手柄或脚踏，伺服电机的输出轴依次经减速机、扭矩传感器传动连接换向器，换向器上安装手柄或脚踏，所述扭矩传感器和伺服电机均电路连接控制单元。所述减速机、扭矩传感器和换向器均布置于所述伺服电机的轴线上。本实用新型采用伺服电机配合扭矩传感器的运动控制方案，通过扭矩传感器实时监测患者肢体主动发力情况，并据此控制电机转速，实现患者与设备之间的柔性交互。间的柔性交互。间的柔性交互。


技术研发人员：翟东 朱威灵 寿梦婕 黎乐军
受保护的技术使用者：杭州国辰迈联机器人科技有限公司
技术研发日：2021.07.01
技术公布日：2021/12/14