[發明專利]一種等速肌力訓練系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202010901660.2
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN111939525A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 邢金秋;都吉良;黃日新;楊國波;陳勇;曾惠聰;周鵬
• 申請（專利權）人: 廣州一康醫療設備實業有限公司
• 主分類號: A63B23/035
• 分類號: A63B23/035;A63B24/00;A63B71/06
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了一種等速肌力訓練系統及其控制方法，其中系統包括動力組件和控制組件，動力組件包括：輸出桿；動力模塊，動力模塊包括電機和減速機，減速機的一端設有轉軸，轉軸與輸出桿固定連接，減速機的另一端與電機連接，電機的輸入端與控制組件的輸出端連接；角度采集模塊，角度采集模塊用于采集輸出桿的角度參數，角度采集模塊的輸出端與控制組件的第一輸入端連接；扭矩采集模塊，扭矩采集模塊用于采集轉軸的扭矩參數，扭矩采集模塊的輸出端與控制組件的第二輸入端連接。本發明可以將肢體重力的影響降至最低，大大提高了肌力測試的準確性、可對比性，提高了等速肌力訓練的訓練效率。本發明可廣泛應用于運動器械技術領域。

技術領域

本發明涉及運動器械技術領域，尤其涉及一種等速肌力訓練系統及其控制方法。

背景技術

肌肉功能檢查和評價是康復醫學中最基本、最重要的內容之一。常用的肌肉功能檢查包括等長肌力、等張肌力和等速肌力檢查等。由于等速運動技術在肌肉功能測試上具有很好的準確性、可靠性和可重復性，在肌力訓練上具有很好的安全性、高效性和合理性，故在體育訓練及康復醫學的臨床實踐和科學研究中有廣泛的應用前景。

等速運動，又稱可調節抗阻運動或恒定角速度運動，指利用專門設備，根據運動過程的肌力大小變化，相應調節外加阻力，使整個關節運動依預先設定速度運動，運動過程中肌肉用力僅使肌張力增高，力矩輸出增加。等速運動能依肌力強弱、肌肉長度變化、力臂長短、疼痛疲憊等狀況，提供適合其肌肉本身的最大阻力，且不會超過其負荷的極限。因此，等速運動具有相當高的效率與安全性。

等速設備的輸出桿通過配件(連接件)與肢體進行連接，肢體主動用力以帶動輸出桿旋轉，進行肌力測試與訓練。

等速肌力測試與訓練設備通過采集轉軸的扭矩得到肢體輸出的力矩值，從而可以得到肢體的實時肌力。然而傳統的等速肌力測試與訓練設備存在以下缺點：

1)在等速肌力的測試過程中，沒有考慮肢體重力以及配件重力對測試結果的影響，從而導致肌力測試的結果并不準確。以膝關節屈伸運動為例，在伸展運動過程中，會受到肢體重力以及配件重力的制約，肢體輸出的力量部分用于克服重力，導致等速設備測量到的力矩值實際上是肢體輸出的力矩值減去重力產生的力矩值，即測量的力矩值小于肢體輸出的力矩值；而在屈曲運動過程中，會受到肢體重力以及配件重力的協助，導致等速設備測量到的力矩值實際上是肢體輸出的力矩值加上重力產生的力矩值，即測量的力矩值大于肢體輸出的力矩值；且不同使用者之間的體重存在差異，相應地，肢體重力對測試數據的影響也不一樣，導致不同人之間的肌力測試數據無法進行客觀有效的對比分析。

2)等速設備在實際應用中，肌力3至4級的使用者因為受到肢體和配件重力的制約，很難進行關節全范圍運動。以肩關節屈伸運動為例，手臂由垂直向下抬至垂直向上的過程中，當手臂運動至水平位置時，手臂和配件重力給手臂造成的負荷最大，肌力偏弱的使用者很難繼續向上伸展，無法完成關節全范圍運動，限制了等速肌力訓練的訓練效果。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于：提供一種準確、高效的等速肌力訓練系統及其控制方法。

本發明所采用的第一技術方案是：

一種等速肌力訓練系統，包括動力組件和控制組件，所述動力組件包括：

輸出桿；

動力模塊，所述動力模塊包括電機和減速機，所述減速機的一端設有轉軸，所述轉軸與所述輸出桿固定連接，所述減速機的另一端與所述電機連接，所述電機的輸入端與所述控制組件的輸出端連接；

角度采集模塊，所述角度采集模塊用于采集所述輸出桿的角度參數，所述角度采集模塊的輸出端與所述控制組件的第一輸入端連接；

扭矩采集模塊，所述扭矩采集模塊用于采集所述轉軸的扭矩參數，所述扭矩采集模塊的輸出端與所述控制組件的第二輸入端連接。