步态和平衡训练评估系统及方法与流程

本发明涉及康复训练设备，特别涉及步态和平衡评估训练系统及方法，属于康复训练。

背景技术：

1、脑中风神经系统受损后引起的肢体功能障碍的患者越来越常见，而且有趋于年轻化的趋势，临床上在药物治疗的同时，一般针对不同时期开展针对性的康复训练，对于这类患者，开展步态训练是帮助患者恢复运动功能的一种有效的康复训练手段，而且这类患者的平衡感一般较差，平衡训练也是必不可少的内容之一，目前的步态训练主要有自适应的减重训练设备，如中国专利申请号公开的201910990965.2公开的一种康复训练用动态减重装置，可以跟随患者进行训练，但这种设备训练时患者到一端后就需要转身，且在减重过程中为了保证减重力保持恒定，减重电机需要做频繁的收放动作，会对患者产生突然的拉放感，舒适性不佳，利用跑步机可以使患者在基本不发生位移的情况下进行步态训练，目前采用跑台配合减重设备进行步态训练的设备主要采用两种方式来自适应调节跑台速度，一是通过摄像头捕捉患者运动的实时图像，采用图像检测分析技术，这种方式计算复杂，很多还需要依赖机器的自我学习；二是通过在跑带下安装压力传感器，通过压力传感器的信号得到患者的步频数据，为跑台的速度调整提供依据，这种方式虽然简单，但压力传感器作为受力部件容易发生漂移或者损坏，这会导致信号错误，因为训练的患者平衡控制、自我调整等方面存在障碍，这种信号错误很可能会使患者受到伤害，且压力传感器在某些情景下患者没有开始行走的情况下会误识别，这样启动跑步机后也会对患者造成伤害。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种更为可靠、舒适的步态和平衡评估训练系统及方法。

2、为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：步态和平衡训练系统，包括跑台，所述的跑台包括主动滚筒、被动滚筒，主动滚筒通过跑台伺服电机驱动，跑带环绕在主动滚筒和被动滚筒上，跑台两侧具有扶手，所述的跑台为左右并列的两台，两台跑台伺服电机独立工作，两台跑台位于底座上，在每条跑带下均固定设置有垫板，每个垫板下安装有四个跑台压力传感器，各压力传感器的下端固定连接在底座上，在跑台的前部和侧面均安装有超声波传感器；

3、在跑台上安装有滑行式减重行走装置，所述的滑行是减重行走装置包括固定安装在跑台上方的固定架，减重伺服电机固定连接在固定架上，减重伺服电机的输出轴上固定连接有减速机，绕线轮转动连接在固定架上并通过减速机驱动，减重拉绳绕在绕线轮上，在绕线轮的出线方向的固定架上转动安装有一对竖直方向的导辊，导辊后的固定架上固定连接有安装板，减重压力传感器固定连接在安装板上，轮座的下部固定连接在减重压力传感器上，在轮座上转动安装有第一槽轮，第一槽轮后下方的固定架上转动安装有第二槽轮，第二槽轮上方的固定架上转动安装有一对水平前后方向的导辊，在固定架上方的机架上固定连接有前后方向的轨道梁，轨道梁位于固定架的一端转动连接有定滑轮a，另一端转动连接有定滑轮b，在轨道梁上配合安装有滑车，滑车上安装有多个与轨道梁配合的滚轮，在滑车上转动安装有两个前后分布的第三槽轮、第四槽轮，拉绳从绕线轮拉出后依次经过竖直方向的导辊、第一槽轮的上部、第二槽轮的下部、水平前后方向的导辊、向上绕过定滑轮a、绕过定滑轮b、第三槽轮内侧、第四槽轮内侧然后端部固定在固定架端的轨道梁上，其中拉绳在第三槽轮内侧和第四槽轮内侧间有向下的v形延伸部，v形延伸部上配合有动滑轮，动滑轮转动安装在轮架上，吊挂通过竖直方向的轴转动连接在轮架上；

4、进一步的；跑带出入端的底座下安装有可调地脚，另一端的底座上铰接有起升架，起升架的两侧安装有至少两个滚轮，电动缸铰接在底架上，电动缸的动作端铰接在起升架上。

5、进一步的；所述的绕线轮包括工字形的绕线轮体，绕线轮体中间为绕线的圆柱体，圆柱体的两端具有挡面，筒形卡盘固定连接在挡面上，在挡面的外端面上开设有线槽，线槽通过绳孔与圆柱体面连通，绳孔沿圆柱体的切线方向，线槽从绳孔相一侧分别为内线槽、中间线槽、外线槽，内线槽的宽度与拉绳的直径相等，中间线槽的宽度是拉绳直径的两倍，外线槽的宽度大于中间线槽，外线槽贯穿挡面外周，贯穿处形成缺口a，外线槽的槽深小于拉绳的直径，筒形卡盘周壁上具有与缺口a相对应的缺口b，在靠近缺口b处的筒形卡盘底部固定连接有凸台，绳体折后置入外线槽、中间槽中，凸台插入折后的两根绳体之间，筒形卡盘通过轴向的螺钉固定连接在挡面上。

6、进一步的；在轨道梁两侧安装有对射开关，对射开关的前后各安装有一个带自锁的电机，带自锁的电机的输出轴上固定连接有曲柄杆，所述的对射开关、带自锁的电机均连接至控制器。

7、步态和平衡训练评估方法，包括步态训练方法和平衡训练评估方法，采用上述的步态和平衡训练评估系统，

8、步态训练方法包括以下方法：

9、a1：两个跑台始终不启动，患者通过连接在滑行式减重装置的吊杆上的束缚带束缚，通过减重伺服电机提供扭矩拉紧拉绳产生向上的减重力，患者在跑台上进行减重自主行走训练；a2:在两个跑台不启动的情况下，患者通过连接在滑行式减重装置的吊杆上的束缚带束缚，通过减重伺服电机提供扭矩拉紧拉绳产生向上的减重力，患者在跑台上行走，对射开关感应带小车信号后，前方的带自锁的电机转动带动曲柄杆转动挡住滑车前端，后方的带自锁的电机转动带动曲柄杆转动挡住滑车后端，挡住后带自锁的电机均自锁；开启两个跑台进行双脚步行训练或开启一个跑台进行单脚步行训练；

10、平衡训练和评估包括以下方法：

11、b1：关闭跑台，患者两只脚或单脚站立在跑台上，进行静态平衡训练或静态平衡评估；

12、b2：关闭跑台，患者侧向站立在跑台上，通过电动缸驱动起升架升降进行动态侧平衡训练或侧平衡评估；

13、b3：:关闭跑台，患者前后向两只脚站立在两个跑台上，通过电动缸驱动起升架进行斜坡训练；

14、b4：关闭跑台，电动缸突然快速驱动支撑架升降，带动跑台快速倾斜，通过压力传感器反馈监测患者重心是否快速姿态复位，进行他动态平衡训练评估。

15、进一步的；a2中，跑台开启后，在确认压力传感器无故障的情况下，通过相应的跑台上的压力传感器数值为零的时长得到患者该脚步行的步频，根据相应的脚的步频自适应调整跑台的速度，两个跑台的运行速度相同或者不相同，当患者两只脚的步频不一致时，两个跑台分别根据对应的步频自适应调整速度。

16、进一步的；a2中，减重伺服电机停止的状态下患者站到跑台上，当两个跑台的压力传感器数值不断变化但扭矩传感器信号无变化时，判断患者在跑台上处于哆嗦状态，跑台不开启。

17、进一步的；a2中，在一个患者训练步频稳定后，通过跑台前方的超声波传感器检测患者的前后移动频率，通过跑台侧面的超声波传感器检测患者的左右移动频率，并形成步频、前后移动频率、左右移动频率的对应关系数据库，当前后移动频率与左右移动频率相匹配的情况下但与步频不匹配，当步频发生正负15%以上的超范围时，判断为压力传感器故障。

18、本发明的积极有益技术效果在于：本系统功能多，可以进行多种模式训练，且训练过程中安全可靠，减重系统保持恒定不便很容易实现，患者行走过程中没有不适感。