步态康复训练仪及其使用方法与流程

本发明涉及医疗康复器械，特别涉及一种步态康复训练仪及其使用方法。

背景技术：

众多脑卒中、脑外伤、脊髓损伤的患者都存在行走慢、行走姿势异常和易摔跤的问题，严重影响其生活质量。针对这些患者，目前的步行康复训练措施主要是治疗师扶着患者在平地上步行训练，平地上贴出步行脚印，患者踏着脚印步行训练。以上步行训练方法，存在以下不足：步行脚印的丰富性不足，单调；需要人力跟踪保护，有跌伤的风险；需要人力跟踪评估和反馈步行训练情况，人力成本较高。此外，业界揭示的康复训练踏步装置，具有投影仪投影出步影，然而其步影投频是预设固定的，针对不同行走障碍功能的训练者，固定预设的投影频率不能适应不同的患者，如行走障碍功能严重者不能按照步影较快的投影，而行走障碍功能轻微的又不适宜步影投频太慢，因此，现有的康复训练踏步装置不能起到精准训练的效果，并且没有步距，步长等步行参数的精细化检测评估。

技术实现要素：

鉴于以上所述，本发明提供一种步态康复训练仪，该步态康复训练仪能够帮助训练者根据目标指引进行步态训练，并能自动判断和反馈步态目标完成情况，提高步态训练效果。

本发明涉及的技术解决方案：

一种步态康复训练仪，包括跑步机、安全保护装置、踏步指引目标发出装置以及踏步完成情况评估装置，踏步指引目标发出装置发出的踏步指引目标分为可见目标与不可见目标，可见目标由投影仪根据电脑指示的匹配的踏步指引目标程序投影在跑步机传送带上，包括步距、步长、步速，不可见目标包括步高、步行姿势；踏步完成情况评估装置用于帮助制定匹配的踏步指引目标程序和实时评估训练者的踏步情况，前者是训练者在进入跑步机训练前，踏步完成情况评估装置先探测训练者试行踏步完成情况，获取训练者步行障碍的程度后发出训练前踏步评估，并制定与训练者障碍程度相匹配的踏步指引目标，后者，踏步完成情况评估装置探测训练者训练时实际踏步情况，并计算分析与踏步指引目标对应参数的重合度，获取训练者踏步实际完成情况，并根据完成情况生成评估报告。

进一步地，步态康复训练仪包括电脑主机，踏步指引目标发出装置包括投影仪，所述电脑主机根据步态训练程序控制投影仪投出不同的虚拟场景、虚拟目标，步态训练程序是根据训练者不同的步态障碍情况，预设匹配的具有不同步态运动参数和步态姿势的虚拟踏步指引目标，其中步态运动参数包括步长、步距、步速。

进一步地，所述踏步完成情况评估装置包括图像信息采集器，所述图像信息采集器包括普通平面图像摄像机和深度图像摄像机，用于采集训练者的步态运动参数及步态姿势情况。

进一步地，所述跑步机包括包括步态训练走动平面，是跑步机形成的传送带平面，或行走地面，所述跑步机包括传送带、内框架、滚筒、支撑结构及行走电机，内框架的两端分别可转动地安装有滚筒，传送带绕设于两个滚筒上，行走电机用于驱动滚筒转动，支撑结构设置于两个滚筒之间，用于支撑传送带。

进一步地，步态康复训练仪包括固定底座，跑步机安装于固定底座上，安全保护装置架设于固定底座的两侧，或训练者走动在地面上，安全保护装置滑动地固定在天轨上，天轨固定在天花板上，所述固定底座上设有与内框架相适配的安装腔，内框架的一端与固定底座铰接，内框架的另一端设有摆动机构，以供驱动内框架绕其铰接处的轴线摆动预定角度而形成上坡步行模式，所述固定底座与内框架铰接的一端还设有脚踏平台。

进一步地，所述摆动机构包括摆动支架及摆动电机，摆动支架的一端与内框架铰接，摆动支架的另一端通过滑轮与地面接触，摆动电机采用推杆电机，推杆电机的本体部铰接于内框架上，推杆电机的推杆与摆动支架的中部铰接。

进一步地，所述安全保护装置包括安全支架、吊带及绑带套，安全支架的底端固定于固定底座的两侧，安全支架的高度高于水平杆的高度，安全支架的顶部通过吊带连接有绑带套，绑带套用于捆绑于训练者的上身，安全支架的顶部通过吊带连接有拉手。

一种所述的步态康复训练仪的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

①训练者走近步态康复训练仪，走上步态训练走动平面，并通过安全保护装置保护训练者；

②医生通过触摸屏开启电脑，训练者试训，根据训练者步态功能障碍的试训情况，设置匹配的踏步运动参数、虚拟指引目标及虚拟环境；

③启动投影仪和图像信息采集器，训练者根据投影仪投放于步态训练走动平面上的虚拟指引目标引导进行步态训练；

④在训练过程中，及时获得训练者对虚拟指引目标的完成情况结果和及时获得反馈，精准指导本次步态训练；训练结束后，还可以自动获得训练者本次步态训练的完成情况结果和获得对该结果的自动分析，指导下一次步态训练。

进一步地，所述步态训练过程中，通过计算模块、分析模块的数据处理，进一步指引、完善训练者的步态训练，包括以下二部分：步态训练过程中的数据处理，即时指引和完善训练者的步态训练，以及本次步态训练结束后的数据处理，指导下一次步态训练。

进一步地，所述步态训练过程中，通过计算模块、分析模块的数据处理，是在规定时间内获取训练者针对虚拟目标的完成情况结果，并将该结果及时反馈给训练者，本次步态训练结束后，通过计算模块、分析模块数据处理，是获取本次步态训练对虚拟目标的完成情况结果，并对该结果自动分析，反馈给训练者，指导训练者下次步态训练。

本发明步态康复训练仪，通过设置步态训练走动平面、安全保护装置、及投影仪、电脑以及图像信息采集器相配合，电脑包括主机和触摸显示屏，通过触摸显示屏选择适合训练者的训练参数，训练者走上步态训练走动平面，通过安全保护装置将训练者进行辅助保护，投影仪向步态训练走动平面投影出虚拟目标及虚拟场景，训练者根据传送带上的虚拟目标进行步行训练，如果训练者能踏中步态训练走动平面上的虚拟目标，则视为该步态训练达标，反之亦反。通过图像信息采集器将训练者的踏中虚拟目标的数据输送至电脑的步态康复训练程序进行判断，并将步态训练结果在触摸显示屏上及时反馈。因此，该步态康复训练仪能够帮助训练者有目标的提高精准度的步行训练，并能自动评测和反馈步行目标完成情况，提高步行训练效果。

附图说明

图1为本发明步态康复训练仪的组装图；

图2为本发明步态康复训练仪的主视图；

图3为本发明步态康复训练仪的左视图；

图4为本发明步态康复训练仪的使用状态图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明保护范围。

请参阅图1至图3，本发明提供一种步态康复训练仪，包括跑步机、安全保护装置2、踏步指引目标发出装置以及踏步完成情况评估装置；跑步机包括步态训练走动平面10，踏步指引目标发出装置包括投影仪3，踏步完成情况评估装置包括电脑以及图像信息采集器4，电脑包括主机和触摸显示屏5，主机装有步态训练程序、数据计算模块和数据分析模块，触摸显示屏5用于操作和显示该步态训练仪的训练内容，主机根据步态训练程序控制投影仪3向步态训练走动平面10投影出虚拟目标及虚拟场景，二者形成步态训练的增强现实环境，指引训练者按着该虚拟目标训练，图像信息采集器4用于采集训练者在步态训练平面12的运动参数及步行姿势数据并输送至主机，计算模块、分析模块对训练者的运动参数、步行姿势数据及步态训练程序原有数据进行处理，获取训练者针对虚拟目标的完成情况结果及针对该完成情况结果的自动分析结果，及时反馈给训练者，进一步指引、完善训练者的步态训练。

所述主机根据步态训练程序控制投影仪投出不同的虚拟场景、虚拟目标，是根据训练者不同的步态障碍情况，预设的具有不同步态运动参数和步态姿势的虚拟目标，其中步态运动参数包括步长、步距、步速。

所述图像信息采集器4是深度图像信息采集器，包括普通平面图像摄像机和深度图像摄像机，用于采集训练者的步态运动参数及步态姿势情况。

通过计算模块、分析模块的数据处理，进一步指引、完善训练者的步态训练，包括以下二部分：步态训练过程中的数据处理，即时指引和完善训练者的步态训练，以及本次步态训练结束后的数据处理，指导下一次步态训练。

所述步态训练过程中，通过计算模块、分析模块的数据处理，是在规定时间内获取训练者针对虚拟目标的完成情况结果，并将该结果及时反馈给训练者，本次步态训练结束后，通过计算模块、分析模块数据处理，是获取本次步态训练对虚拟目标的完成情况结果，并对该结果自动分析，反馈给训练者，指导训练者下次步态训练。

踏步指引目标发出装置发出的踏步指引目标分为可见目标与不可见目标，可见目标由投影仪根据电脑指示的匹配的踏步指引目标程序投影在跑步机传送带上，包括步距、步长、步速，不可见目标包括步高、步行姿势；踏步完成情况评估装置用于实时评估训练者的踏步情况，以供训练者在进入数字跑台训练前，先根据训练者的试行踏步完成情况，获取训练者步行障碍的程度后发出评估，制定与训练者障碍程度相匹配的踏步指引目标，以备在训练者训练时，根据训练者实际踏步与踏步指引目标对应参数的重合度，获取训练者踏步实际完成情况，并根据完成情况生成评估报告。

试行踏步过程中，先测得训练者的步长，步幅(即步距)，步速，以及步高，步行姿势等参数，然后根据试行的参数，踏步完成情况评估装置形成初步评估，对应地制定与训练者相接近的匹配踏步指引目标，通常为较试行数据要求略微提升的数据目标，然后训练者在训练时去努力达成踏步指引目标，并且在训练过程中监控训练完成或表现情况在显示屏实时显示反馈，如在1分钟内，获取训练者踏中率80％，机器及时反馈表扬鼓励他，反之，踏中率只有45％，机器及时提醒他。在训练结束后，根据训练要素权重比，以及训练要素完成情况，获取训练者本次训练完成情况的得分，比如得80分，本次训练，失去20分，就对此分析，什么原因失去这20分。如此，可以实现对训练者起到精准训练的效果，并且对步距，步长等步行参数的精细化检测评估。

步态康复训练仪的具体结构进一步描述如下，所述步态训练走动平面10是跑步机形成的传送带平面，或行走地面，所述跑步机包括传送带12、内框架13、滚筒、支撑结构及行走电机，内框架13的两端分别可转动地安装有滚筒，传送带12绕设于两个滚筒上，行走电机用于驱动滚筒转动，支撑结构设置于两个滚筒之间，用于支撑传送带12。跑步机还包括扶手，扶手包括支撑杆21及水平杆22，支撑杆21的底端固定于内框架13上，支撑杆21的顶端与水平杆22连接，两根支撑杆21与水平杆22形成一护栏，固定底座11的两侧均安装有该护栏。水平杆22上靠近脚踏平台15的一端形成有弯钩部，以供训练者手扶弯钩部走上脚踏平台15。

为了适应不同身高的训练者使用，支撑杆21包括至少两段相互套设在一起的伸缩杆，伸缩杆连接处设置有锁定手柄23用于锁定伸缩杆的长度，从而调节两根水平杆22的高度。水平杆22与伸缩杆的顶端连接有球形万向节24，球形万向节24与伸缩杆的顶端设置有锁止手柄25，用于锁止球形万向节24于预定角度位置，从而调节两根水平杆22的间距。

步态康复训练仪还包括固定底座11，跑步机安装于固定底座11上，安全保护装置2架设于固定底座11的两侧，或训练者走动在地面上，安全保护装置2滑动地固定在天轨上，天轨固定在天花板上，所述固定底座11上设有与内框架13相适配的安装腔，内框架13的一端与固定底座11铰接，内框架13的另一端设有摆动机构14，以供驱动内框架13绕其铰接处的轴线摆动预定角度而形成上坡步行模式，所述固定底座11与内框架13铰接的一端还设有脚踏平台15。

所述摆动机构14包括摆动支架141及摆动电机142，摆动支架141的一端与内框架13铰接，摆动支架141的另一端通过滑轮与地面接触，摆动电机142采用推杆电机，推杆电机的本体部铰接于内框架13上，推杆电机的推杆与摆动支架141的中部铰接。内框架13设置摆动支架141的一端设有凸台16，凸台16内形成有安装腔，用于安装摆动电机142及电脑主机。

本实施例中，投影仪3设置于固定底座11的一侧，但并不局限于此位置，也可以设置于凸台16、安全支架26或其它可供投影于传送带12上的位置。

本实施例中，图像信息采集器4架设于固定底座11上且位于凸台16的上方。

本实施例中，触摸显示屏5通过立杆及转臂架设于固定底座11上且位于凸台16的上方。

所述安全保护装置2包括安全支架26、吊带27及绑带套28，安全支架26的底端固定于固定底座11的两侧，安全支架26的高度高于水平杆22的高度，安全支架26的顶部通过吊带27连接有绑带套28，绑带套28用于捆绑于训练者的上身，安全支架26的顶部通过吊带27连接有拉手29。

本发明还提供上述的步态康复训练仪的使用方法，包括如下步骤：

①训练者走近步态康复训练仪，走上步态训练走动平面10，并通过安全保护装置2保护训练者；

②医生通过触摸屏5开启电脑，训练者试训，根据训练者步态功能障碍的试训情况，设置适当的运动参数、虚拟目标及虚拟环境；

③启动投影仪3和图像信息采集器4，训练者根据投影仪3投放于步态训练走动平面10上的虚拟目标指引进行步态训练；

④在训练过程中，训练者及时获得自己对虚拟目标的完成情况结果和及时获得反馈，进一步指导本次步态训练；训练结束后，训练者还可以自动获得本次步态训练的完成情况结果和获得对该结果的自动分析，指导下一次步态训练。

本发明步态康复训练仪，通过设置步态训练走动平面10、安全保护装置2、及投影仪3、电脑以及图像信息采集器4相配合，电脑包括主机和触摸显示屏5，通过触摸显示屏5选择适合训练者的步态训练参数，训练者走上步态训练走动平面10，通过安全保护装置2将训练者进行辅助保护，投影仪3向步态训练走动平面10投影出虚拟目标及虚拟场景，训练者根据传送带12上的虚拟目标指引进行步行训练，如果训练者能踏中步态训练走动平面10上的虚拟目标，则视为该步态训练达标，反之亦反。通过图像信息采集器4将训练者的踏中虚拟目标的数据输送至电脑的步态康复训练程序进行判断，并将步态训练结果在触摸显示屏5上及时反馈。因此，该步态康复训练仪能够帮助训练者有目标的步行训练，并能自动评测和反馈步行目标完成情况，提高步行训练效果。