[發明專利]一種在線變剛度的智能反重力動態懸吊系統

有效

• 申請號: 202010855376.6
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111991755B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 涂細凱;李肖;李建;甘暢
• 申請（專利權）人: 武漢沃森拓客科技有限公司
• 主分類號: A63B22/02
• 分類號: A63B22/02;A63B24/00;A63B71/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 蘇士瑩

本發明公開了一種在線變剛度的智能反重力動態懸吊系統，包括機架、柔性繩、輸出滑輪組件、終端動滑輪輸出組件、吊架、綁帶、控制器和兩個拉力反饋單元，機架兩側分別設置有一個主動驅動系統，主動驅動系統包括滾筒和能夠驅動滾筒轉動的驅動裝置，柔性繩繞在終端動滑輪輸出組件中的動滑輪上，拉力反饋單元包括定滑輪、S型拉力傳感器和定滑輪組件，柔性繩一端依次穿過輸出滑輪組件、一個力反饋單元中的定滑輪組件和定滑輪，最終繞進一個滾筒中；柔性繩另一端依次穿過輸出滑輪組件、另一個力反饋單元中的定滑輪組件和定滑輪，最終繞進另一個滾筒中。本發明實現了保持減重力恒定和減重力變化的連續性，兼顧系統工作的穩定性和使用的安全性。

技術領域

本發明涉及康復機械技術領域，特別是涉及一種在線變剛度的智能反重力動態懸吊系統。

背景技術

隨著我國的老齡化問題越來越突出，心腦血管疾病和神經系統疾病的人數也急劇增加，其中由脊髓損傷、腦血管意外、腦外傷等中樞神經系統疾病引起的下肢運動功能障礙患者的人數正在逐年上升。根據損傷位置的不同，病情也會有所差異，從完全無征兆到半身不遂、完全癱瘓都可能存在。目前臨床治療方法主要有肌電生物反饋與綜合康復訓練結合法、反重力(減重)步態康復訓練療法和針灸聯合康復訓練法等。

減重(反重力)被動康復訓練是目前患者早期介入治療的最有效的方法之一。目前應用于下肢康復訓練的機器人是在減重(反重力)步態訓練基礎上發展而來的智能訓練系統，減重康復訓練系統的發展主要分為四個階段：第一階段的靜態減重系統，第二階段的被動平衡減重系統，第三階段的被動彈性減重系統，第四階段的主動動力減重系統。其中的主動動力減重(反重力)系統主要通過主動動力來實現減重，由氣動、液壓、電磁或其它主動力產生裝置,在行走過程中提供所需的力。由于主動動力減重(反重力)系統既可以模擬正常人的行走姿態，又可以承擔一部分的人體重量，在康復訓練治療過程中，通過反重力支持裝置減少患者下肢的負重，并將步行三要素(負重、邁步、平衡)有機結合起來，促進正常步態模式的建立，其在恢復步行能力、糾正步態、改善平衡及減輕肌肉痙攣等方面有很大優勢，能夠彌補靜態減重系統、被動平衡減重系統、被動彈性減重系統的缺點，故成為熱門研究領域。

現有的反重力懸吊系統普遍存在如下缺點：一方面，現有的反重力懸吊系統的重量減輕靠配重來實現，即通過滑輪組將繩一端的重物的重力傳導至人體一端，以這種配重的方式來實現減重(即反重力)。這種減重方式在繩子上下運動過程中，繩子會存在一定的加速度，并且這個加速度不斷變化時，會使得繩上的拉力也不斷變化；與此同時，在實際使用過程中，配重的重物也是明顯存在加速度的，所以這種反重力懸吊系統的減重力時刻在變化。另外，人在行走過程中，人體的位置會發生實時變化，減重的繩子可能會左右擺動，這也會導致減重力不恒定；在使用的過程中期望的恒力減重，受配重物體的限制，改變配重大小非常不便，需要選擇相應重量的物體來實現預定的減重值，減重力不連續。另一方面，現有的反重力懸吊系統大多采用傳統機械彈簧來實現重量減輕，即通過滑輪組將繩一端與彈簧連接，另一端與人體連接，利用彈簧的彈性勢能來實現減重(即反重力)。在使用過程中，人若改變行走的速度，為保證行走過程中減重值的恒定，繩拉力需隨人行走速度的改變而改變，而傳統機械彈簧的剛度為固定值(彈簧的固有特性)，依靠彈簧彈性勢能傳導到繩上的拉力不會隨人行走速度的變化而變化，從而無法保證人行走速度變化時的減重值恒定,即在不同步速時，反重力系統的適應性不好；同時，受使用情況和環境因素的影響，傳統機械彈簧的使用壽命也存在較大差異，彈簧易老化和疲勞斷裂的現象普遍存在，定期檢查和更換較為麻煩，后期維護保養成本也會隨之增加，同時存在一定的安全隱患；另外，采用傳統機械彈簧會使反重力懸吊系統整體結構不美觀和復雜笨重，給初期設計帶來一定的難度，廣泛推廣使用的可能性較小。

發明內容

本發明的目的是提供一種在線變剛度的智能反重力動態懸吊系統，以解決上述現有技術存在的問題，實現保持減重力恒定和減重力變化的連續性，兼顧系統工作的穩定性和使用的安全性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：