[发明专利]一种基于康复训练器的安全防护系统及方法

权利要求书

1.一种基于康复训练器的安全防护系统，其特征在于，所述的安全防护系统包括：康复训练器、传感器、处理器以及电机；所述康复训练器包括骨盆偏移机构、骨盆升降机构、立柱、底部支架以及可移动轮；所述传感器包括力传感器、扭矩传感器、电位计以及位置传感器；所述力传感器包括左侧力传感器和右侧力传感器；所述扭矩传感器包括左侧扭矩传感器和右侧扭矩传感器；所述位置传感器包括主动轮编码器和立柱编码器；

所述力传感器和所述扭矩传感器安装在所述骨盆偏移机构上；所述左侧力传感器和所述左侧扭矩传感器安装在所述骨盆偏移机构左侧；所述右侧力传感器和所述右侧扭矩传感器安装在所述骨盆偏移机构右侧；所述骨盆升降机构的一端连接所述骨盆偏移机构，所述骨盆升降机构的另一端连接所述立柱；所述电位计安装在所述骨盆偏移机构与所述骨盆升降机构的连接处；所述立柱底部固定在所述底部支架上；所述底部支架的四个角上分别安装四个所述可移动轮；安装在所述底部支架前方的所述可移动轮为被动轮，安装在所述底部支架后方的所述可移动轮为主动轮；所述主动轮编码器安装在所述主动轮上；所述立柱编码器安装在所述立柱上；

所述力传感器、所述扭矩传感器、所述电位计、所述位置传感器的输出端分别与所述处理器的输入端连接；所述处理器的输出端连接所述电机的输入端；所述电机的输出端分别连接所述康复训练器的所述骨盆升降机构以及所述可移动轮。

2.一种基于康复训练器的安全防护方法，其特征在于，所述的安全防护方法基于权利要求1所述的安全防护系统；所述安全防护方法包括：

当使用者采用所述康复训练器进行康复训练时，以所述使用者的骨盆中心点为原点建立所述安全防护系统的系统坐标系；

立柱编码器采集所述使用者的骨盆在所述系统坐标系的z轴方向的移动距离并发送至处理器；

所述处理器根据所述使用者的骨盆在所述系统坐标系的z轴方向的移动距离确定所述使用者的安全状态；所述安全状态为行走状态或跌倒状态；所述跌倒状态为垂直跌倒状态、前倾后仰跌倒状态或侧向摔倒状态；

力传感器采集所述使用者的骨盆所受到的力值并发送至所述处理器；主动轮编码器采集所述使用者的骨盆在所述系统坐标系的y轴方向的移动距离并发送至所述处理器；

所述处理器根据所述使用者的骨盆所受到的力值和所述使用者的骨盆在所述系统坐标系的y轴方向的移动距离确定所述使用者的安全状态；

扭矩传感器采集所述使用者的骨盆所受到的扭矩值并发送至所述处理器；电位计采集所述使用者的骨盆绕所述系统坐标系的y轴转过的角度并发送至所述处理器；

所述处理器根据所述使用者的骨盆所受到的扭矩值以及所述使用者的骨盆绕所述系统坐标系的y轴转过的角度确定所述使用者的安全状态；

所述处理器根据所述使用者的安全状态控制所述电机动作，对所述使用者进行安全防护或协助所述使用者进行康复训练。

3.根据权利要求2所述的安全防护方法，其特征在于，所述以所述使用者的骨盆中心点为原点建立所述安全防护系统的系统坐标系，具体包括：

将所述左侧力传感器安装位置的中心点作为A点，右侧力传感器安装位置的中心点作为B点，直线AB的中心点作为所述系统坐标系的原点O；将所述康复训练器的骨盆偏移机构的左移方向作为所述系统坐标系的x轴正方向，底部支架的后移方向作为所述系统坐标系的y轴正方向，骨盆升降机构的上升方向作为所述系统坐标系的z轴正方向，建立所述安全防护系统的系统坐标系。

4.根据权利要求2所述的安全防护方法，其特征在于，所述处理器根据所述使用者的骨盆在所述系统坐标系的z轴方向的移动距离确定所述使用者的安全状态，具体包括：

所述处理器根据所述使用者的骨盆在所述系统坐标系的z轴方向的移动距离s_z，采用公式确定原点O在z轴方向的加速度a_z；其中t_z为移动距离s_z对应的移动时间；

若所述原点O在z轴方向的加速度a_z大于z轴方向加速度阈值，确定所述使用者的安全状态为由于使用者双腿力量不足导致的垂直跌倒状态。