[發(fā)明專利]一種等速肌力訓(xùn)練系統(tǒng)及其控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010901660.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-01
• 公開（公告）號(hào): CN111939525A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢金秋;都吉良;黃日新;楊國波;陳勇;曾惠聰;周鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州一康醫(yī)療設(shè)備實(shí)業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): A63B23/035
• 分類號(hào): A63B23/035;A63B24/00;A63B71/06
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發(fā)明公開了一種等速肌力訓(xùn)練系統(tǒng)及其控制方法，其中系統(tǒng)包括動(dòng)力組件和控制組件，動(dòng)力組件包括：輸出桿；動(dòng)力模塊，動(dòng)力模塊包括電機(jī)和減速機(jī)，減速機(jī)的一端設(shè)有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與輸出桿固定連接，減速機(jī)的另一端與電機(jī)連接，電機(jī)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(shù)，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(zhuǎn)軸的扭矩參數(shù)，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(fā)明可以將肢體重力的影響降至最低，大大提高了肌力測(cè)試的準(zhǔn)確性、可對(duì)比性，提高了等速肌力訓(xùn)練的訓(xùn)練效率。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)器械技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種等速肌力訓(xùn)練系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

肌肉功能檢查和評(píng)價(jià)是康復(fù)醫(yī)學(xué)中最基本、最重要的內(nèi)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(yùn)動(dòng)技術(shù)在肌肉功能測(cè)試上具有很好的準(zhǔn)確性、可靠性和可重復(fù)性，在肌力訓(xùn)練上具有很好的安全性、高效性和合理性，故在體育訓(xùn)練及康復(fù)醫(yī)學(xué)的臨床實(shí)踐和科學(xué)研究中有廣泛的應(yīng)用前景。

等速運(yùn)動(dòng)，又稱可調(diào)節(jié)抗阻運(yùn)動(dòng)或恒定角速度運(yùn)動(dòng)，指利用專門設(shè)備，根據(jù)運(yùn)動(dòng)過程的肌力大小變化，相應(yīng)調(diào)節(jié)外加阻力，使整個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)依預(yù)先設(shè)定速度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中肌肉用力僅使肌張力增高，力矩輸出增加。等速運(yùn)動(dòng)能依肌力強(qiáng)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(huì)超過其負(fù)荷的極限。因此，等速運(yùn)動(dòng)具有相當(dāng)高的效率與安全性。

等速設(shè)備的輸出桿通過配件(連接件)與肢體進(jìn)行連接，肢體主動(dòng)用力以帶動(dòng)輸出桿旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行肌力測(cè)試與訓(xùn)練。

等速肌力測(cè)試與訓(xùn)練設(shè)備通過采集轉(zhuǎn)軸的扭矩得到肢體輸出的力矩值，從而可以得到肢體的實(shí)時(shí)肌力。然而傳統(tǒng)的等速肌力測(cè)試與訓(xùn)練設(shè)備存在以下缺點(diǎn)：

1)在等速肌力的測(cè)試過程中，沒有考慮肢體重力以及配件重力對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，從而導(dǎo)致肌力測(cè)試的結(jié)果并不準(zhǔn)確。以膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)為例，在伸展運(yùn)動(dòng)過程中，會(huì)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(dǎo)致等速設(shè)備測(cè)量到的力矩值實(shí)際上是肢體輸出的力矩值減去重力產(chǎn)生的力矩值，即測(cè)量的力矩值小于肢體輸出的力矩值；而在屈曲運(yùn)動(dòng)過程中，會(huì)受到肢體重力以及配件重力的協(xié)助，導(dǎo)致等速設(shè)備測(cè)量到的力矩值實(shí)際上是肢體輸出的力矩值加上重力產(chǎn)生的力矩值，即測(cè)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(yīng)地，肢體重力對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響也不一樣，導(dǎo)致不同人之間的肌力測(cè)試數(shù)據(jù)無法進(jìn)行客觀有效的對(duì)比分析。

2)等速設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中，肌力3至4級(jí)的使用者因?yàn)槭艿街w和配件重力的制約，很難進(jìn)行關(guān)節(jié)全范圍運(yùn)動(dòng)。以肩關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)為例，手臂由垂直向下抬至垂直向上的過程中，當(dāng)手臂運(yùn)動(dòng)至水平位置時(shí)，手臂和配件重力給手臂造成的負(fù)荷最大，肌力偏弱的使用者很難繼續(xù)向上伸展，無法完成關(guān)節(jié)全范圍運(yùn)動(dòng)，限制了等速肌力訓(xùn)練的訓(xùn)練效果。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于：提供一種準(zhǔn)確、高效的等速肌力訓(xùn)練系統(tǒng)及其控制方法。

本發(fā)明所采用的第一技術(shù)方案是：

一種等速肌力訓(xùn)練系統(tǒng)，包括動(dòng)力組件和控制組件，所述動(dòng)力組件包括：

輸出桿；

動(dòng)力模塊，所述動(dòng)力模塊包括電機(jī)和減速機(jī)，所述減速機(jī)的一端設(shè)有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸與所述輸出桿固定連接，所述減速機(jī)的另一端與所述電機(jī)連接，所述電機(jī)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(shù)，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(zhuǎn)軸的扭矩參數(shù)，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。