[实用新型]一种混合模式肢体康复训练机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种混合模式肢体康复训练机。

背景技术

随着社会人口老龄化的到来，老年人的室内活动设计越来越需要，同时，网络与信息化技术的普及，更多的室内活动也受年青人青睐，最好是可以一边让年青人不离开工作场所一边又能得到肢体的锻炼，方便而省心的运动方式是社会发展所需要的。更为主要的是，每年都有成千上万的人因为工作与生活中的意外受伤，需要对肢体残障进行康复理疗。

目前，康复治疗产品大致可分为两类，一类是替代、弥补功能缺失的技术和设备，如轮椅、假肢等；一类是以恢复患者自身功能为目的康复治疗技术和设备，如各种治疗仪、康复训练器等。现有康复机电机的机械减速结构复杂，只有被动运动训练一种模式。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种混合模式肢体康复训练机。

本实用新型采用如下技术方案：

一种混合模式肢体康复训练机包括直流伺服电机、直流伺服电机驱动器、单片机系统、计算机和按键功能单元，按键功能单元连接单片机系统，单片机系统通过RS232接口连接计算机，单片机系统根据用户通过按键功能单元的输入发出不同的PWM信号到直流伺服电机驱动器，直流伺服电机驱动器根据该PWM信号驱动直流伺服电机运转，直流伺服电机向直流伺服驱动器发出电流反馈信号和转速反馈信号，单片机系统读取该电流反馈信号和转速反馈信号。

本实用新型精减机械减速结构，运用现代数字技术，实现主动、助动、被动三种模式的康复运动训练。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参考图1，混合模式肢体康复训练机包括直流伺服电机、直流伺服电机驱动器、单片机系统、按键功能单元、LCD显示单元和计算机，按键功能单元和LCD显示单元连接单片机系统，单片机系统通过RS232接口连接计算机，单片机系统根据用户通过按键功能单元的输入发出不同的PWM信号到直流伺服电机驱动器，直流伺服电机驱动器根据该PWM信号驱动直流伺服电机运转，直流伺服电机向直流伺服驱动器发出电流反馈信号和转速反馈信号，单片机系统读取该电流反馈信号和转速反馈信号；LCD显示单元显示系统状态和工作模式。

按键功能单元设置有主动、被动或助动模式三种模式，三种模式都可以通过按键设置不同的运动速度和运动时间。如果是选择被动模式，负载(人脚踏力最小为脚放在板上的重力)，单片机系统采集直流伺服电机速度反馈后，产生直流伺服电机PWM控制信号，控制直流电机驱动器驱动直流伺服电机以恒定电流和恒定速度转动，带动脚进行被动训练。

如果选择助动模式，单片机系统检测负载大小(人脚踏力增加，用力踩踏)和直流伺服电机速度，负载大小反应在电机的电流大小，单片机系统依据反馈电流大小和速度调节PWM控制信号，控制直流电机驱动器驱动直流伺服电机随着人脚踏力变化改变电机电流和速度，脚踏力越大，直流伺服电机速度也越大，起助力作用。

如果选择主动模式，单片机系统检测负载大小(人脚踏力增加，用力踩踏)和速度，负载大小反应在电机的电流大小，单片机系统依据反馈电流和速度大小调节PWM控制信号，控制直流电机驱动器驱动直流电机，脚踏力越大，直流伺服电机速度也越小，模拟上坡运行，起阻力作用。

运用单片机技术，通过RS232串口通信控制直流电机伺服系统，通过人机交互按键输入三种不同的运动控制模式，可显示控制模式和选择控制时间和控制速度；直流电机伺服系统采用有刷减速直流电机与直流伺服控制器结构，电机编码器采集电机速度构成闭环反馈控制，电机驱动系统包括控制模块，功率输出模块，反馈信号采集模块，通讯模块以及电源模块等。

本项目嵌入式控制软件主要实现了三种运动控制模式，即主动式运动、被动式运动、助动式运动。

(1)被动运动状态(完全电机工作，人不用力)，恒定转速0-100转/分。

(2)助动状态下，脚踏力变大，电机转速变快，能够帮助患者获得一定的助动力。

(3)主动状态下(人用力，电机产生运动阻力)，踏脚力信号大，产生运动阻力越大，转速越低，可以模拟自行车的不同路面运动效果。

训练者训练的状态可以上传到上位机，形成康复数据库，有利于形成网络化系统化集成管理与康复监控，上位机软件通过LabVIEW建立用户控制与管理界面。适合医院临床应用，对患者进行跟踪与管理。

本康复设备可依据需求定制和裁剪软硬件功能以适应不同用户对价格和功能的双重需求。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。