[發明專利]多模式宇航員康復訓練機器人

有效

• 申請號: 201110172587.0
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN102258846A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 張立勛;鄒宇鵬;王克義
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: A63B22/00
• 分類號: A63B22/00;A63B22/02;A63B21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種康復機械裝置。

背景技術

目前，航天事業呈現蓬勃發展的新態勢，載人航天事業在國家整體發展戰略中的作用日益突出。人類進入太空要面對諸如失重、真空、輻射等嚴酷太空環境帶來的挑戰，對人體產生不良的影響，但失重對人體的影響是無法避免的。航天醫學研究的結果表明：失重對宇航員的生理系統和工作能力都有不利的影響，它可能導致宇航員心血管疾病、肌肉萎縮、骨質疏松、太空運動病和心理功能障礙等一系列生理和心理方面的問題，嚴重的甚至可能威脅到宇航員的生命。失重對宇航員的影響已成為影響載人航天發展的主要因素之一。

在空間站中，宇航員用于對抗失重引起的生理和心理失調的主要方法是加強體育鍛煉。已被采用體育鍛煉方法有：穿企鵝服、自行車功量計鍛煉、抗阻力訓練器鍛煉及太空炮臺鍛煉等。這些方法只能對宇航員某一機能進行訓練，設備功能單一，耗時且效果不明顯。目前，國內外相關專利主要有以下幾種：宇航員訓練器(專利號為200710072348.1)提供了一種通過柔索牽引驅動機構在微重力環境下模擬重力場的訓練器，但是該訓練器只能提供跑步訓練，設備龐大，功能單一，訓練器將載荷施加在人體腰部，對全身訓練效果有限；自行下體負壓訓練器(專利號為01240457.8)利用氣體膨脹產生負壓的原理對人體進行訓練，但該發明對改善人體心肺功能和提高上肢力量作用有限；人工動力下體負壓訓練艙(專利號為02114423.0)利用排出氣體產生負壓的原理，通過自行車踏動裝置對人體鍛煉，該發明對提供人體立位能力和上肢能力效果有限。

航天器里寸土如金，宇航員訓練器應該滿足質量輕、體積小、安全、低耗、無污染等基本要求。并聯柔索驅動機器人具有占用空間小、柔順性好、可實現復雜的力/位控制等特點，因此適合于宇航員在狹小空間實現多模式的康復訓練。通過控制繩索驅動力模擬重力環境的負載特征，把相應的載荷施加到人體上，實現負重條件下的運動訓練，使航天員的肌肉、骨骼、心肺等功能得到全面合理地訓練。通過康復訓練，提高宇航員的心理及生理的穩定性，保證宇航員的工作效率，這對于我國載人航天事業的發展具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供能為身處失重環境的宇航員提供符合重力環境特性的載荷，能提供跑步、臥推和負重深蹲三種訓練模式的多模式宇航員康復訓練機器人。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明多模式宇航員康復訓練機器人，其特征是：包括機架、柔索、柔索驅動單元、拉力傳感器，所述的柔索驅動單元固定在機架上，柔索連接柔索驅動單元，拉力傳感器安裝在柔索上。

本發明還可以包括：

1、所述的柔索驅動單元包括驅動單元支架、柔索導向裝置、永磁直流力矩電機、柔索牽引輪、光電編碼器，永磁直流力矩電機安裝在驅動單元支架外，柔索牽引輪安裝在驅動單元支架里，永磁直流力矩電機的輸出軸連接柔索牽引輪，柔索導向裝置安裝在驅動單元支架外，柔索纏繞在柔索牽引輪上并穿過柔索導向裝置，光電編碼器安裝在永磁直流力矩電機上。

2、所述的柔索驅動單元還包括固定柔索導向裝置，柔索導向裝置連接固定柔索導向裝置，固定柔索導向裝置固定在驅動單元支架里，柔索導向裝置安裝在驅動單元支架外，柔索纏繞在柔索牽引輪上并穿過固定柔索導向裝置、柔索導向裝置。

3、所述的機架為環形且帶有滑槽。

4、所述的柔索驅動單元有六個、柔索有六根、拉力傳感器有六個，第一～第六柔索驅動單元分別對應第一～第六柔索，第一～第六柔索分別對應第一～第六拉力傳感器。

5、還包括跑臺和肩鎧，肩鎧與六根柔索相連，跑臺置于機架中。

6、還包括橫杠，橫杠與六根柔索相連。

7、還包括橫杠和臥推凳，橫杠與六根柔索相連，臥推凳置于機架中、橫杠下方。

本發明的優勢在于：多模式宇航員康復訓練機器人機器人機架為框架結構，柔索驅動單元模塊化，機器人整體結構簡單、質量輕、占用空間小，拆卸和安裝方便，便于太空運輸和宇航員的使用。針對不同的訓練模式，通過改變機器人的構型和控制策略，更換運動輔助訓練設備，滿足不同訓練模式的需要。實現了一機多用，為宇航員提供了更加綜合有效的訓練。柔索驅動單元可以保證在工作過程中柔索傳動平穩，能夠準確的纏繞在牽引輪上。同時，柔索導向輪減小了柔索傳動摩擦，提高了工作效率。

附圖說明

圖1為本發明的機架與實施方式1的柔索驅動單元的裝配圖；

圖2為本發明實施方式3的跑步訓練模式示意圖；

圖3為本發明實施方式4的臥推訓練模式示意圖；