[發明專利]一種下肢力量和康復訓練器械及訓練方法

有效

• 申請號: 202011191359.3
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112426669B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 丁彩紅;郭嘉葦;鄒子豪
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: A63B23/04
• 分類號: A63B23/04;A63B24/00;A61H1/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種下肢力量和康復訓練器械，用于進行力量訓練模式和康復訓練模式，其特征在于，包括本體結構(1)、動力輪(2)、鋼絲繩、導向輪(4)、腳蹬板(5)、人機交互系統(6)和動力驅動控制單元，其中，坐墊(11)、扶手(13)及可調節傾斜度的靠背(12)設于本體結構(1)的后上部，扶手(13)位于坐墊(11)的左右兩側，訓練者(7)坐在坐墊(11)上后其背部靠在靠背(12)上，通過調節靠背(12)的傾斜度來調節靠背(12)與坐墊(11)之間的夾角；

本體結構(1)的中部設置有一組傾斜的導向桿(15)，導向桿(15)與水平面之間呈一夾角；將前后方向定義為長度方向，則導向桿(15)沿本體結構(1)的長度方向布置，導向桿(15)的后端位于較高位置且靠近坐墊(11)，導向桿(15)的前端位于較低位置且位于本體結構(1)的前部；

本體結構(1)的前部設置有向上豎直的支撐桿，人機交互系統(6)布置在支撐桿的頂端；通過人機交互系統(6)設置相應參數以生成相應的指令，并且通過人機交互系統(6)顯示訓練相關的信息和數據；

若干導向輪(4)轉動安裝在本體結構(1)上，用于鋼絲繩的走線導向；

導向桿(15)上設有腳蹬板組件(5)，腳蹬板組件(5)可沿導向桿(15)往復平動且不脫離導向桿(15)；腳蹬板組件(5)包括與導向桿(15)相配合的主體部件以及設置在主體部件左、右兩側的可轉動的踏板(51)；

本體結構(1)的后下部設有動力輪(2)和動力驅動控制單元，動力驅動控制單元接收人機交互系統(6)給出的指令后驅動和控制動力輪(2)，使動力輪(2)實現正反方向、變速旋轉和變扭力輸出；動力輪(2)的外圓柱面開有線槽，鋼絲繩連接腳蹬板組件(5)后繞經導向輪(4)，再纏繞在動力輪(2)外圓柱面的線槽內；

進行力量訓練模式時，訓練者(7)主動向腳蹬板組件(5)施力，在此過程中腳蹬板組件(5)沿導向桿(15)做往復勻速運動；當腳蹬板組件(5)向下運動時，訓練者的腳施力作用于腳蹬板組件(5)；當腳蹬板組件(5)向上運動時，腳蹬板組件(5)施力于訓練者的腳部；訓練者(7)和動力輪(2)形成力的對抗平衡關系，動力輪(2)的輸出力始終等同于訓練者(7)的施力大小且跟隨變化；

進行康復訓練模式時，動力輪(2)按設定的康復力值輸出一定的作用力在腳蹬板組件(5)上，使腳蹬板組件(5)做往復勻速運動，當腳蹬板組件(5)向下運動時，由腳蹬板組件(5)拉動訓練者(7)的雙腿做拉伸；當腳蹬板組件(5)向上運動時，由腳蹬板組件(5)推動訓練者(7)的雙腿做彎曲；腳蹬板組件(5)上下往復一次則完成訓練者(7)的雙腿做一次屈伸運動。

2.根據權利要求1所述的下肢力量和康復訓練器械，其特征在于，所述鋼絲繩包括第一鋼絲繩(3)和第二鋼絲繩(3’)；第一鋼絲繩(3)的一端固定在所述腳蹬板組件(5)的上端部，另一端向上經過若干所述導向輪(4)后繞入所述動力輪(2)外圓柱面的線槽內并固定在所述動力輪(2)上；第二鋼絲繩(3’)的一端固定在所述腳蹬板組件(5)的下端部，另一端向下經過若干所述導向輪(4)后繞入所述動力輪(2)外圓柱面的線槽內并固定在所述動力輪(2)上；第一鋼絲繩(3)和第二鋼絲繩(3’)在動力輪(2)上的繞線方向相反。

3.一種下肢力量和康復訓練方法，其特征在于，采用權利要求1所述的下肢力量和康復訓練器械進行力量訓練模式和康復訓練模式，其中，進行力量訓練模式包括以下步驟：

步驟一：在人機交互系統(6)的界面設置訓練者身高參數、器械運行速度以及訓練循環次數；

步驟二：訓練者(7)坐在坐墊(11)上，背靠著靠背(12)，將雙腳放置到腳蹬板組件(5)兩側的踏板(51)上，雙手握緊兩側扶手(13)；

步驟三：訓練開始，訓練者(7)主動向腳蹬板組件(5)施力，在此過程中腳蹬板組件(5)沿導向桿(15)做往復勻速運動；當腳蹬板組件(5)向下運動時，訓練者的腳施力作用于腳蹬板組件(5)；當腳蹬板組件(5)向上運動時，腳蹬板組件(5)施力于訓練者的腳部；訓練者(7)和動力輪(2)形成力的對抗平衡關系，動力輪(2)的輸出力始終等同于訓練者(7)的施力大小且跟隨變化；

步驟四：按照設定的訓練循環次數完成訓練，訓練完成后，人機交互系統(6)顯示訓練結果的相關數據和圖表；

進行康復訓練模式包括以下步驟：

步驟一：在人機交互系統(6)的界面設置訓練者身高參數、器械運行速度、康復力以及訓練循環次數；

步驟二：訓練者(7)坐在坐墊(11)上，背靠著靠背(12)，將雙腳放置到腳蹬板組件(5)兩側的踏板(51)上且相對于踏板(51)固定，雙手握緊兩側扶手(13)；

步驟三：訓練開始，動力輪(2)按設定的康復力值輸出一定的作用力在腳蹬板組件(5)上，使腳蹬板組件(5)做往復勻速運動，當腳蹬板組件(5)向下運動時，由腳蹬板組件(5)拉動訓練者(7)的雙腿做拉伸；當腳蹬板組件(5)向上運動時，由腳蹬板組件(5)推動訓練者(7)的雙腿做彎曲；腳蹬板組件(5)上下往復一次則完成訓練者(7)的雙腿做一次屈伸運動；

步驟四：按照設定的訓練循環次數完成訓練者(7)雙腿部肌肉的康復訓練，訓練完成后，人機交互系統(6)顯示訓練結果的相關數據和圖表。