[发明专利]一种带生物力反馈的可变刚度膝关节康复训练装置及其方法

摘要

本发明公开了一种带生物力反馈的可变刚度膝关节康复训练装置及其方法，包括施力结构、托架结构，还包括生物力信号检测单元、控制单元，其中生物力信号检测单元包括表面电极片、信号调理器、数据采集及控制系统、位置指示用的行程开关、角度传感器，该行程开关由磁性开关和接近开关组成，控制单元包括计算机、比例流量阀、比例压力阀、开关阀、电磁换向阀、可编程控制器。本发明可准确地把握患膝关节的康复程度，并以此为根据确定康复训练方案中的驱动力/阻尼力以及训练的角度及角速度，具有良好的科学性，避免了以往的完全依赖医护人员的个人经验来制定康复方案的弊端。

主权项

一种带生物力反馈的可变刚度膝关节康复训练装置，包括施力结构、托架结构，施力结构包括无杆气缸（2）、第一气动柔性驱动器（4）、第二气动柔性驱动器（6）、滑动副（10），滑动副（10）由杆件和滑块组成；托架结构包括大腿杆（11）、小腿杆（13），小腿杆（13）与大腿杆（11）之间构成转动副；其特征在于还包括生物力信号检测单元、控制单元，其中生物力信号检测单元包括表面电极片（21）、信号调理器（22）、数据采集及控制系统（23）、位置指示用的行程开关、角度传感器（27），该行程开关由磁性开关（25）和接近开关（26）组成，控制单元包括计算机（24）、比例流量阀（28）、比例压力阀（29）、开关阀（30）、电磁换向阀（31）、可编程控制器（32）；所述的第一气动柔性驱动器（4）、第二气动柔性驱动器（6）各连接一个比例流量阀，无杆气缸（2）的两个气口分别连接一个比例流量阀，各比例流量阀连接一个比例压力阀，各比例压力阀连接一个开关阀，各开关阀均与电磁换向阀（31）连接，比例流量阀（28）、比例压力阀（29）、开关阀（30）和电磁换向阀（31）通过气管连通；表面电极片（21）与信号调理器（22）通过数据线连接，可编程控制器（32）分别与计算机（24）、磁性开关（25）、接近开关（26）、角度传感器（27）、开关阀（30）、电磁换向阀（31）通过数据线相连，数据采集及控制系统（23）分别与计算机（24）、信号调理器（22）、比例压力阀（29）、比例流量阀（28）通过数据线相连；两个以上的磁性开关（25）安装于无杆气缸（2）的缸体外表面的凹槽内，磁性开关（25）放置的位置可沿无杆气缸（2）轴线方向在气缸的行程范围内可调，用于检测康复训练时无杆气缸（2）的活塞的行程位置；在滑动副（10）的杆件两侧设置接近开关（26），角度传感器（27）设置在大腿杆（11）和与小腿杆（13）之间的转动副处，并与该转动副同心。