[發明專利]一種防下肢靜脈血栓活動儀及其控制方法

有效

• 申請號: 202010094548.2
• 申請日: 2020-02-16
• 公開（公告）號: CN111228728B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 萬盈璐;王培紅;陳靜
• 申請（專利權）人: 華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院
• 主分類號: A63B22/06
• 分類號: A63B22/06;A63B21/00
• 代理公司: 武漢信合紅谷知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42264
• 代理人: 蔣明

1.一種防下肢靜脈血栓活動儀的控制方法，其特征在于，包括：

殼體，其為中空圓柱結構；以及

通槽，其為圓環形，且設置在所述殼體軸向一側；

齒圈，其同軸設置在靠近所述通槽的所述殼體內部一側，且周向與所述殼體內壁固定連接；

支撐軸，其同軸心可旋轉支撐設置在所述殼體上；

太陽輪，其同心設置在所述齒圈內，并同軸固定套設在所述支撐軸上；

行星輪，其設置在所述太陽輪和所述齒圈之間，且與所述太陽輪和所述齒圈嚙合，所述行星輪和所述太陽輪同時運動；

連接軸，其為Z字型，且一端設置在所述殼體內，并同軸固定穿過所述行星輪，另一端穿出所述通槽，并可旋轉設置有腳踏板；

鎖緊片，其為圓環柱形，并設置在所述殼體內，且周向與所述殼體內壁可滑動連接，所述鎖緊片空套在所述支撐軸上；

彈性橡膠墊片，其為圓環柱形，并同軸固定設置在靠近所述太陽輪的所述鎖緊片一側，所述橡膠墊片空套在所述支撐軸上；

動力機構，其設置在所述殼體內，且輸出端與所述鎖緊片固定連接，用于驅動所述鎖緊片沿所述殼體軸向運動；

推板，其為圓環柱形，且設置在所述鎖緊片和所述動力機構之間，所述推板空套在所述支撐軸上，所述動力機構的輸出端與所述推板固定連接；

多個連接桿，其設置在所述推板和所述鎖緊片之間，并沿所述鎖緊片周向均勻設置，且軸向兩端分別與所述鎖緊片和所述推板固定連接；

多個滑槽，其周向均勻設置在所述殼體內壁上，并沿所述殼體軸向設置；

多個第一滑塊，其周向均勻設置在所述鎖緊片上，并與所述滑槽一一對應配合；

多個第二滑塊，其周向均勻設置在所述推板上，并與所述滑槽一一對應配合；

還包括模糊控制器：

將腳蹬力F_f、對應腳蹬力F_f下行星輪繞齒圈運動一周的時間t輸入模糊控制器，所述模糊控制器中腳蹬力F_f和對應腳蹬力F_f下行星輪繞齒圈運動一周的時間t分為7個等級；

模糊控制器輸出鎖緊系數S_f，輸出分為7個等級；

所述腳蹬力F_f的模糊論域為[0，1]，其量化因子為500；所述對應腳蹬力F_f下行星輪繞齒圈運動一周的時間t的模糊論域為[0，1]，定量化因子為20；輸出鎖緊系數S_f的模糊論域為[0，1]，定量化因子為1；

輸入和輸出的模糊集為{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}。

2.如權利要求1所述的防下肢靜脈血栓活動儀的控制方法，其特征在于，還包括PID控制器：

輸入第i個檢測過程的對應腳蹬力F_f下行星輪繞齒圈運動一周的理想時間和實際時間t的偏差e、偏差變化率ec，輸出PID的比例系數、比例積分系數和微分系數，比例系數、比例積分系數和微分系數輸入PID控制器進行鎖緊系數S_f的誤差補償控制。

3.如權利要求2所述的防下肢靜脈血栓活動儀的控制方法，其特征在于，

所述對應腳蹬力F_f下行星輪繞齒圈運動一周的理想時間和實際時間t的偏差e的模糊論域為[-1，1]，定量化因子為4；所述偏差變化率ec的模糊論域為[-1，1]，定量化因子為1.5；

所述輸出PID的比例系數的模糊論域為[-1，1]，其定量化因子為0.1；比例積分系數的模糊論域為[-1，1]，其定量化因子為0.1；微分系數的模糊論域為[-1，1]，其定量化因子為0.0001；

所述偏差e和偏差變化率ec分為7個等級；所述輸出PID的比例系數、比例積分系數和微分系數分為7個等級；

所述PID控制器的輸入和輸出的模糊集為{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}。

4.如權利要求3所述的防下肢靜脈血栓活動儀的控制方法，其特征在于，根據鎖緊系數S_f控制鎖緊片與太陽輪的距離滿足：

其中，D為鎖緊片與太陽輪的距離，D₀為彈性橡膠墊片無彈性形變時的初始厚度，ξ為行星輪與太陽輪和齒圈的綜合摩擦系數，e為自然對數的底數，k為彈性橡膠墊片的彈性系數，F_f為腳蹬力，F_f0為基準腳蹬力，t為對應腳蹬力F_f下行星輪繞齒圈運動一周的時間，t₀為對應基準腳蹬力F_f0下行星輪繞齒圈運動一周的基準時間。