[发明专利]一种助行训练系统及其一体化控制方法

说明书

本发明公开了一种助行训练系统及其一体化控制方法。本发明通过模拟传统训练中对训练患者骨盆身体部位的主动干预以实现训练辅助的方式，利用六自由度并联机构能够符合人体骨盆在行走过程中三维空间运动特征，在一个紧凑的助行训练系统内实现了减重支撑、平衡控制和辅助行走的功能需求，有效提高空间利用率和训练效率；本发明在一体化控制框架内融合了辅助行走、平衡控制和减重支撑三种控制策略，避免了多种控制策略切换造成的训练患者的体验不适；同时，三种控制策略均是连续控制模型，有助于系统实现连续平稳控制；把三种控制策略有机融合在一体化控制框架内，提高了助行训练系统的人机交互智能性和康复策略针对性，促进助行训练效果的提升。

技术领域

本发明涉及辅助行走助行器领域，具体涉及一种助行训练系统及其一体化控制方法。

背景技术

助行训练系统是面向残疾人、伤病人、老年人等人群，针对从卧床到地面行走康复训练需求的一种重要康复训练设备。对于上述患者，其在行走功能上存在一定的功能障碍，主要是体现在下肢缺乏肌力难以支撑躯体重量、平衡控制能力不足难以实现稳定步态、骨盆控制能力较弱难以实现行走步态等三种类型。针对前述三种类型的功能障碍，对应地分别需要减重支撑、平衡控制、辅助行走等外界辅助功能支持。

在目前的助行训练系统中，有些系统只具有减重支撑装置及对应的控制方法，有些系统重点考虑的是平衡控制和辅助行走功能；然而，患者往往同时存在多个类型的行走功能障碍问题，单个或两个类型的辅助功能支持不能达到期望的训练效果。同时，在训练系统与患者之间的人机交互控制策略方面，为满足同时实现减重支撑、平衡控制、辅助行走等辅助功能支持，需要在一个控制系统内实现三种辅助功能控制模式的融合。

总体而言，现有的技术存在两方面的不足，一方面是缺乏融合三种辅助功能支持的助行训练系统，另一方面是缺乏针对三种辅助功能能够实现一体化控制的解决方案。

发明内容

针对克服以上现有技术的不足，本发明提出了一种助行训练系统及其一体化控制方法，从而解决现有助行训练系统存在的功能单一和人机交互的问题。

本发明的一个目的在于提出一种助行训练系统。

本发明的助行训练系统包括：轮式移动底座、高度调节升降机、智能控制单元、六自由度并联机构、六维力传感器和骨盆固定绷带；其中，在轮式移动底座的后端中心上方安装高度调节升降机，在轮式移动底座的后端安装智能控制单元；在高度调节升降机的上表面中心安装六自由度并联机构；六自由度并联机构包括静平台、动平台、六条支链和六个直线驱动电机，静平台固定在高度调节升降机的上表面中心，静平台与动平台之间通过六条支链连接，每一条支链的末端连接至相应的直线驱动电机，六个直线驱动电机安装在静平台的内表面；在动平台的前表面固定安装六维力传感器，六维力传感器的安装面位于末端，六维力传感器的感应面位于前端，六维力传感器的安装面与六自由度并联机构的动平台的前表面中心固定连接，六维力传感器的感应面与骨盆固定绷带固定连接；每一个直线驱动电机内置的位置编码器和六维力传感器分别连接至智能控制单元；智能控制单元通过对六自由度并联机构进行控制实现助行训练系统完成减重支撑、平衡控制和辅助行走的辅助功能；