一种静态下肢康复辅具测试系统技术方案

技术编号:26026742 阅读:28 留言:0更新日期:2020-10-23 21:03
本发明专利技术公开了一种静态下肢康复辅具测试系统,包括:底座和移动装置,所述移动装置包括:水平设置的水平导轨、竖直设置的竖直导轨和关节固定结构,所述水平导轨的底端固装在所述底座上,所述竖直导轨的底端与所述水平导轨上的滑块固装,所述关节固定结构固装在所述竖直导轨的滑块上,用于安装康复辅具,所述康复辅具为外骨骼关节模块或假肢模块。该静态下肢康复辅具测试系统的康复辅具可选择外骨骼关节模块或假肢模块,实现对不同康复辅具的测试,获取对康复辅具的参数需求,也可与康复辅具直接交互,对其辅助效果进行评测。

【技术实现步骤摘要】
一种静态下肢康复辅具测试系统
本专利技术属于康复辅具
,具体来说涉及一种静态下肢康复辅具测试系统。
技术介绍
截止2013年底,我国老年人口已达到2.02亿,约占总人口的15%,其中失能老人有3750万,另外还有8500多万的残疾人;预计2020年,老年人口将达到2.43亿,失能老人将达到4600万,残疾人口将达到9800万,他们中的绝大多数日常生活都需要康复辅具辅助。目前,在国内外已有的康复辅具的研究:日本筑波大学的HAL系列下肢外骨骼、瑞士联邦工业大学和瑞士大学联合研制的LOKOMAT、荷兰的Twente大学的生物医学工程研发的下肢动力外骨骼和浙江大学机电所开发研制的可穿戴式下肢步行外骨骼等。这些研究的重点是下肢外骨骼训练机器人的结构设计和控制方面,却忽略了对外骨骼辅助效果的研究。早期,对康复辅具辅助效果的评价主要是通过理疗师目测受试者的训练过程,并根据自身经验对康复辅具的辅助效果进行评价。但是这种评价方式主观性大、效率低,并且对训练过程中的参数不能精确地控制和记录。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术的目的在于提供一种静态下肢康复辅具测试系统,该静态下肢康复辅具测试系统设置坐姿工作模式,对下肢康复辅具的应用场景进行模拟;测试平台上安装多种传感器,对实际应用过程中的各项数据进行实时采集,可以对康复辅具的不同方面的特性进行评估;同时测试平台从多个角度出发,配备全方位的安全保护措施,确保在使用过程中的舒适性和安全性。本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。一种静态下肢康复辅具测试系统,包括:底座和移动装置,所述移动装置包括:水平设置的水平导轨、竖直设置的竖直导轨和关节固定结构,所述水平导轨的底端固装在所述底座上,所述竖直导轨的底端与所述水平导轨上的滑块固装,所述关节固定结构固装在所述竖直导轨的滑块上,用于安装康复辅具,所述康复辅具为外骨骼关节模块或假肢模块。在上述技术方案中,还包括:固装在该底座上的座椅,所述竖直导轨位于所述座椅前方的一侧。在上述技术方案中,所述关节固定结构包括:轴承座、转动支架、安装杆和锁定块,所述轴承座与所述竖直导轨的滑块固装,所述转动支架与所述轴承座轴接且能够在该轴承座上转动,在所述转动支架上安装有所述锁定块,用于将所述转动支架与所述轴承座相对固定;所述安装杆为多个且均安装在所述转动支架上,用于安装所述外骨骼关节模块或假肢模块。在上述技术方案中,所述转动支架包括:轴和与所述轴一端固装的固定板,所述转动支架通过所述轴的另一端与所述轴承座轴接,所述安装杆固装在所述固定板上。在上述技术方案中,安装杆位于所述固定板远离所述轴承座的一侧。在上述技术方案中,所述安装杆的数量为4个,4个所述安装杆沿矩形阵列分布且分别位于一矩形的4个角。在上述技术方案中,所述锁定块为2个,每个所述锁定块为一凸轮结构。在上述技术方案中,所述外骨骼关节模块沿圆周方向形成有多个通孔,当所述外骨骼关节模块安装在所述关节固定结构上时,每个安装杆穿过一个所述通孔;所述假肢模块包括一圆柱体形结构或近似圆柱体形结构,当所述假肢模块安装在所述关节固定结构上时,所述圆柱体形结构或近似圆柱体形结构嵌入至多个安装杆之间并被所述安装杆固定。在上述技术方案中,所述康复辅具内安装有关节电机,所述静态下肢康复辅具测试系统还包括:工控机,所述工控机控制所述关节电机运动。在上述技术方案中,还包括:安装在所述康复辅具内的编码器和/或传感器,所述编码器用于获得该康复辅具关节电机旋转的角度、角速度和角加速度,所述传感器用于获得该康复辅具关节电机的转矩,所述工控机获取所述编码器和/或传感器的数据。在上述技术方案中,在所述工控机控制所述关节电机运动的电路上设置有一继电器,还包括:控制所述继电器的单片机。在上述技术方案中,所述单片机控制水平导轨和竖直导轨的运动。在上述技术方案中,在所述康复辅具上安装有一行程开关,用于限定所述关节电机旋转的上限。行程开关与单片机电连接。在上述技术方案中,还包括:控制所述关节电机旋转的关节驱动器,所述继电器通过所述关节驱动器与所述关节电机电连接,在所述继电器与所述工控机之间的电路上设置有数据交换卡。在上述技术方案中,在所述数据交换卡与所述工控机之间的电路上设置有一运动控制卡。在上述技术方案中,所述单片机与所述水平导轨的水平导轨电机电连接,所述单片机与所述竖直导轨的竖直导轨电机电连接。在上述技术方案中,所述单片机通过水平导轨驱动器控制所述水平导轨电机,所述单片机通过竖直导轨驱动器控制所述竖直导轨电机。在上述技术方案中,所述工控机通过数据采集卡获取所述编码器和/或传感器的数据。在上述技术方案中,所述单片机与所述数据采集卡电连接,单片机判断所述编码器和/或传感器的数据是否达到阈值,当达到阈值时单片机控制继电器断开电路。在上述技术方案中,所述工控机上连接有信号输入端和显示器。与现有技术相比,本专利技术的有益效果如下:(1)该静态下肢康复辅具测试系统设计有水平导轨和竖直导轨,通过调整水平导轨和竖直导轨上滑块的位置,可实现对坐姿和站姿状态下不同位置关节(髋、膝、踝)的测试,对下肢康复辅具实际使用场景进行有效模拟,还原康复辅具穿戴者的真实使用场景;(2)该静态下肢康复辅具测试系统的关节固定结构上设计有成凸轮结构的锁定块,实验时,受试者穿戴外骨骼或假肢模块并调整好舒适度后,可通过锁定块有效地实现对关节固定结构的锁定;(3)该静态下肢康复辅具测试系统的康复辅具可选择外骨骼关节模块或假肢模块,实现对不同康复辅具的测试,获取对康复辅具的参数需求,也可与康复辅具直接交互,对其辅助效果进行评测;(4)硬件系统兼顾模块化设计,方便二次开发,为多方向多角度进行下肢康复辅具开发提供方便;(5)静态下肢康复辅具测试系统设置有行程开关和继电器等安全保护措施,保护受试者的安全。附图说明图1为本专利技术静态下肢康复辅具测试系统的结构示意图;图2为本专利技术静态下肢康复辅具测试系统的结构示意图;图3为转动支架的剖视图(左)和俯视图(右);图4为转动支架的立体结构示意图;图5为外骨骼关节模块的结构示意图;图6a为假肢模块的正视图;图6b为假肢模块的后视图;图7为外骨骼的结构示意图;图8为本专利技术静态下肢康复辅具测试系统的电控结构示意图;图9a为本专利技术静态下肢康复辅具测试系统的使用状态图(假肢模块);图9b为本专利技术静态下肢康复辅具测试系统的使用状态图(外骨骼关节模块);图9c为本专利技术静态下肢康复辅具测试系统的使用状态图(外骨骼关节模块);图9d为本专利技术静态下肢康复辅具测试系统的使用状态图(外骨骼关节模块);图10a为按照方法二获得的采样期望数值和实际数值;图10b为按照方法一获得的采样期望数值和实际数值。其中,1:底座,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静态下肢康复辅具测试系统,其特征在于,包括:底座(1)和移动装置,所述移动装置包括:水平设置的水平导轨(3)、竖直设置的竖直导轨(4)和关节固定结构(5),所述水平导轨(3)的底端固装在所述底座(1)上,所述竖直导轨(4)的底端与所述水平导轨(3)上的滑块固装,所述关节固定结构(5)固装在所述竖直导轨(4)的滑块上,用于安装康复辅具,所述康复辅具为外骨骼关节模块(8)或假肢模块(17)。/n

【技术特征摘要】
1.一种静态下肢康复辅具测试系统,其特征在于,包括:底座(1)和移动装置,所述移动装置包括:水平设置的水平导轨(3)、竖直设置的竖直导轨(4)和关节固定结构(5),所述水平导轨(3)的底端固装在所述底座(1)上,所述竖直导轨(4)的底端与所述水平导轨(3)上的滑块固装,所述关节固定结构(5)固装在所述竖直导轨(4)的滑块上,用于安装康复辅具,所述康复辅具为外骨骼关节模块(8)或假肢模块(17)。


2.根据权利要求1所述的静态下肢康复辅具测试系统,其特征在于,还包括:固装在该底座(1)上的座椅(2),所述竖直导轨(4)位于所述座椅(2)前方的一侧。


3.根据权利要求1或2所述的静态下肢康复辅具测试系统,其特征在于,所述关节固定结构(5)包括:轴承座(501)、转动支架(502)、安装杆(503)和锁定块(504),所述轴承座(501)与所述竖直导轨(4)的滑块固装,所述转动支架(502)与所述轴承座(501)轴接且能够在该轴承座(501)上转动,在所述转动支架(502)上安装有所述锁定块(504),用于将所述转动支架(502)与所述轴承座(501)相对固定;所述安装杆(503)为多个且均安装在所述转动支架(502)上,用于安装所述外骨骼关节模块(8)或假肢模块(17)。


4.根据权利要求3所述的静态下肢康复辅具测试系统,其特征在于,所述转动支架(502)包括:轴和与所述轴一端固装的固定板,所述转动支架(502)通过所述轴的另一端与所述轴承座(501)轴接,所述安装杆(503)固装在所述固定板上。


5.根据权利要求4所述的静态下肢康复辅具测试系统,其特征在于,安装杆(503)位于所述固定板远离所述轴承座(501)的一侧。


6.根据权利要求5所述的静态下肢康复辅具测试系统,其特征在于,所述安装杆(503)的数量为4个,4个所述安装杆(503)沿矩形阵列分布且分别位于一矩形的4个角。


7.根据权利要求5所述的静态下肢康复辅具测试系统,其特征在于,所述锁定块(504)为2个,每个所述锁定块(504)为一凸轮结构。


8.根据权利要求1所述的静态下肢康复辅具测试系统,其特征在于,所述外骨骼关节模块(8)沿圆周方向形成有多个通孔,当所述外骨骼关节模块(8)安装在所述关节固定结构(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈玲玲张瑞鑫宣伯凯马申宇刘作军耿艳利张燕
申请(专利权)人:河北工业大学
类型:发明
国别省市:天津;12

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