智能天轨调节机构
技术领域
本实用新型涉及综合康复训练装置技术领域，特别是一种智能天轨调节机构。
背景技术
天轨步态训练平台作为康复中心、养老机构、高端居家护理的核心设备，有着广泛的应用场景，并且所有的应用场景都需要将患者定位吊起并按固定的体位沿轨道移动。天轨步态训练平台是一种功能康复训练装置，可广泛应用于脑卒中、颅脑损伤、脊髓损伤、小儿脑瘫、外周神经损伤、痉挛状态、迟缓性瘫痪、废用性肌萎缩、疼痛综合征、关节活动受限、假肢功能训练、神经功能性障碍(如紧张症等)、尿失禁等引起的运动功能障碍、感觉型障碍、痉挛、脑循环问题、各种骨骼肌肉慢性疾病与骨关节术后的功能康复训练、专项功能性训练与运动损伤后的恢复性康复训练。
现有的天轨步态训练平台通常包括设于高处的轨道(天轨)、与天轨滑动连接的移动装置、悬挂设置在移动装置上的吊带以及悬挂在吊带上用于康复病人穿戴的马甲。
但是现有的天轨步态训练平台仅能实现患者在移动装置的带动下被动前行进行训练，当患者恢复到一定状态需要自行进行锻炼时，现有的天轨步态训练平台仅能够实现康复病人的站立被动锻炼，无法保证患者自行进行锻炼，无法根据患者的运动趋势作出相应的调整，即无法根据患者的运动趋势对吊带进行收放。因此，不利于患者在恢复到一定状态时进行自行锻炼恢复，增加恢复训练的时间，使得康复效果不佳。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供了一种智能天轨调节机构，以解决现有的天轨步态训练平台无法根据患者的运动趋势作出相应的调整而不利于患者自行锻炼恢复、增加恢复训练时间、康复效果不佳的问题，以实现本装置能够根据患者的运动趋势作出相应调整的目的，以加快患者的康复速度，提高康复效果。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
智能天轨调节机构，包括主框架以及与主框架相固定的安装基板，安装基板上设置有与滑道相配装并在滑道内移动的滑道移动轮和滑道从动轮；所述滑道移动轮的底端设置有设置在主框架上用于驱动滑道移动轮在滑道内移动的移动驱动机构，移动驱动机构的受控端连接设置有用于驱动装置整体运作的控制器；所述主框架的下方设置有用于安装吊带的悬吊安装机构，主框架的内部设置有用于驱动悬吊安装机构旋转以进行吊带收放的吊带升降机构，吊带升降机构的受控端连接于控制器的输出端；位于悬吊安装机构左下方的主框架上设置有用于与吊带相接触并检测吊带上悬吊力大小的拉力检测机构以及用于穿设吊带以检测吊带左右摆动趋势的运动趋势检测机构，运动趋势检测机构和拉力检测机构的信号输出端分别连接于控制器的输入端。
进一步优化技术方案，所述运动趋势检测机构包括设置在主框架底端内壁上的圆盘变阻器、设置在圆盘变阻器转动轴端的旋转片以及一端与旋转片相固定且另一端转动设置在主框架上的吊带穿设板，吊带穿设板上开设有便于吊带穿过的穿设孔。
进一步优化技术方案，所述移动驱动机构包括设置在主框架上的减速电机、通过联轴器与减速电机相联接的驱动轴a、设置在驱动轴a上的主动齿轮、与主动齿轮相啮合且设置在安装基板上的从动齿轮以及与从动齿轮相啮合并与滑道移动轮相固定的移动齿轮。
进一步优化技术方案，所述吊带升降机构包括固定端设置在主框架右端的提升减速电机、与提升减速电机的输出轴通过联轴器相联接的蜗杆以及与蜗杆相配合的蜗轮，蜗轮与固定设置在主框架上的蜗轮转轴转动连接。
进一步优化技术方案，所述悬吊安装机构包括与蜗轮的侧壁一体设置并与蜗轮转轴转动连接、用于定位吊带的吊带绑轮。
进一步优化技术方案，所述拉力检测机构包括开设在主框架前后两端面上的长条孔、设置在两长条孔内部并能够在吊带拉动时沿长条孔向上运动的拉力轴以及连接设置在拉力轴伸出主框架一端的自动化测力拉力传感器，自动化测力拉力传感器的固定端通过传感器支架设置在主框架上；位于拉力轴左上方的主框架前后两端还固定设置有用于改变吊带绕向的压力轴。
进一步优化技术方案，所述安装基板上设置有用于为装置整体进行供电的供电装置，安装基板的另一端还设置有用于平衡供电装置重量的配重块。
进一步优化技术方案，所述供电装置包括固定设置在主框架上的电瓶安装盒体以及设置在电瓶安装盒体内的供电电瓶。
进一步优化技术方案，所述安装基板的后侧壁上设置有用于为供电装置进行充电的充电机构。
进一步优化技术方案，所述配重块的底端设置有用于检测吊带缠绕位置以防止吊带缠绕过度的位置检测机构。
由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。
本实用新型通过移动驱动机构驱动滑道移动轮和滑道从动轮在天轨上移动，通过吊带升降机构驱动悬吊安装机构旋转来实现对吊带的收放，通过拉力检测机构检测患者悬吊力大小，对此能够作出相应的调整，通过运动趋势检测机构检测吊带的运动趋势，进而来实现患者辅助锻炼的目的，能够根据患者的运动趋势作出相应的调整，使得患者在进行被动锻炼的同时，能够进行自行锻炼，加快了患者的康复速度，提高了康复效果。
当患者向前移动一定的距离，产生向前移动的趋势，带动吊带穿设板顺时针转动，带动圆盘变阻器的电阻值变大，进而使得圆盘变阻器向控制器输出的电流值变大，控制器根据变大的电流信号获知患者有向前运动的趋势，从而通过控制器控制移动驱动机构运作，实现本装置在天轨上前行的目的。同理，当患者向后移动一定的距离时，本装置能够在天轨上向后移动，达到辅助患者向后移动锻炼的目的，从而大大地提高了患者的康复速度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的俯视图；
图3为本实用新型去掉主框架和安装基板时的结构示意图；
图4为本实用新型的部分内部结构示意图；
图5为本实用新型的蜗轮、吊带绑轮、定位轴之间的连接结构示意图。
其中：1、主框架；2、安装基板；3、滑道移动轮；4、移动驱动机构，41、减速电机，42、驱动轴a，44、从动齿轮，45、移动齿轮；5、滑道从动轮；6、吊带升降机构，61、提升减速电机，62、蜗轮，63、蜗杆；7、运动趋势检测机构，71、吊带穿设板，711、穿设孔，72、圆盘变阻器，73、旋转片；8、拉力检测机构，81、自动化测力拉力传感器，82、传感器支架，83、传感器支撑杆，84、长条孔，85、压力轴，86、拉力轴；9、供电装置，91、供电电瓶，92、电瓶安装盒体；10、充电机构，101、导电轮，102、导电轮尼龙垫块；11、悬吊安装机构，111、吊带绑轮，112、定位轴；12、配重块；13、位置检测机构，131、光电传感器，132、颜色传感器。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
一种智能天轨调节机构，结合图1至图5所示，包括主框架1、安装基板2、滑道移动轮3、滑道从动轮5、移动驱动机构4、控制器、悬吊安装机构、吊带升降机构6、运动趋势检测机构7和拉力检测机构8。
安装基板2与主框架1相固定，安装基板2竖向固定设置在主框架1上。
安装基板2上设置有滑道移动轮3和滑道从动轮5，滑道移动轮3和滑道从动轮5与滑道相配装，并在滑道内移动。滑道移动轮3和滑道从动轮5分别通过固定轴设置在安装基板2上，滑道移动轮3通过轴承设置在固定轴上，滑道从动轮5通过轴承设置在固定轴上。
滑道移动轮3的底端设置有移动驱动机构4，移动驱动机构4设置在主框架 1上，用于驱动滑道移动轮3在滑道内移动，移动驱动机构4的受控端连接于控制器的输出端，控制器用于驱动装置整体运作。本实用新型中的控制器为单片机。单片机可采用51单片机，也可采用其他型号的单片机。本实用新型还包括控制手柄，可通过控制手柄内的无线传输模块与控制器进行信息交互，进而使得患者在进行自动训练时可以通过控制手柄进行操作。
移动驱动机构4包括减速电机41、驱动轴a42、主动齿轮、从动齿轮44以及移动齿轮45。减速电机41设置在主框架1上。驱动轴a42通过联轴器与减速电机41相联接。主动齿轮通过连接键设置在驱动轴a42上，从动齿轮44与主动齿轮相啮合且设置在安装基板2上，移动齿轮45与从动齿轮44相啮合并与滑道移动轮3相固定。
主框架1的内部设置有吊带升降机构6，吊带升降机构6用于驱动悬吊安装机构旋转以进行吊带收放，吊带升降机构6的受控端连接于控制器的输出端。
吊带升降机构6包括提升减速电机61、蜗杆63以及蜗轮62。提升减速电机61固定端设置在主框架1右端。蜗杆63与提升减速电机61的输出轴通过联轴器相联接，蜗轮62与蜗杆63相配合，蜗轮62与固定设置在主框架1上的蜗轮转轴转动连接。
主框架1的下方设置有悬吊安装机构，悬吊安装机构用于安装吊带，吊带的底端连接设置有马甲。悬吊安装机构包括吊带绑轮111，吊带绑轮111与蜗轮 62的侧壁一体设置并与蜗轮转轴转动连接，用于定位吊带。进而通过蜗轮62的转动带动吊带绑轮111的转动来达到卷绕、释放吊带的目的。
吊带绑轮111上设置有可拆卸的定位轴112，吊带的端部设置有定位孔，定位轴112穿过吊带上的定位孔再定位到吊带绑轮111上，进而实现对吊带的定位。
位于悬吊安装机构左下方的主框架1上设置有运动趋势检测机构7和拉力检测机构8，运动趋势检测机构7用于穿设吊带以检测吊带左右摆动趋势。运动趋势检测机构7的信号输出端连接于控制器的输入端。
运动趋势检测机构7包括圆盘变阻器72、旋转片73以及吊带穿设板71，
圆盘变阻器72设置在主框架1底端内壁上，旋转片73设置在圆盘变阻器 72转动轴端。圆盘变阻器72直接分压，接到单片机DA采集口。本实用新型中的圆盘变阻器72采用SKS-RT-75WXR型圆盘变阻器。
吊带穿设板71的一端与旋转片73相固定，另一端通过销轴转动设置在主框架1上。吊带穿设板71上开设有便于吊带穿过的穿设孔711。吊带穿过穿设孔711后，当患者有向前运动的趋势时会拉动吊带向前转动，吊带与竖直方向之间会形成一定的夹角，吊带向前转动的同时，会带动吊带穿设板71及旋转片 73转动，进而带动圆盘变阻器72的电阻发生变化。
拉力检测机构8用于与吊带相接触并检测吊带上悬吊力大小，拉力检测机构8能够检测患者悬吊力大小，拉力检测机构8的信号输出端连接于控制器的输入端。
拉力检测机构8包括长条孔84、拉力轴86、自动化测力拉力传感器81、传感器支撑杆83、传感器支架82和压力轴85。
长条孔84开设在主框架1前后两端面上，拉力轴86设置在两长条孔84内部并能够在吊带拉动时沿长条孔84向上运动，长条孔84能够对拉力轴86的左右位置进行限制，保证拉力轴86仅能够产生上下运动。
自动化测力拉力传感器81连接设置在拉力轴86伸出主框架1一端，具体地，自动化测力拉力传感器81通过传感器支撑杆83与蜗轮转轴相固定。自动化测力拉力传感器81的固定端通过传感器支架82设置在主框架1上。本实用新型中自动化测力拉力传感器81采用的型号为DYMH-103型，也可采用其他型号。
压力轴85固定设置在位于拉力轴86左上方的主框架1前后两端，用于改变吊带绕向。即吊带从吊带绑轮111伸出后，首先从拉力轴86的底部绕过，再从压力轴85的顶部绕过，最后从吊带穿设板71上的穿设孔711穿过，进而保证了自动化测力拉力传感器81在吊带拉动时能够对吊带的拉力进行检测。
安装基板2上还设置有供电装置9。供电装置9用于为装置整体进行供电。供电装置9包括固定设置在主框架1上的电瓶安装盒体92以及设置在电瓶安装盒体92内的供电电瓶91。
安装基板2的后侧壁上设置有充电机构10，充电机构10用于为供电装置9 进行充电。充电机构10包括导电轮101和导电轮尼龙垫块102。导电轮尼龙垫块102固定安装设置在安装基板2的侧面上，导电轮101设置在导电轮尼龙垫块102的上方，用于对供电装置9进行充电，导电轮101上设置有插口，能够连接电源，导电轮101通过导线与供电装置9的供电电瓶91电性连接，进而实现通过电源对供电电瓶91进行充电的目的。
安装基板2的另一端还设置有用于平衡供电装置9重量的配重块12。配重块12的底端设置有位置检测机构13，位置检测机构13用于检测吊带缠绕位置以防止吊带缠绕过度。位置检测机构13包括颜色传感器132和位置传感器，颜色传感器132和光电传感器131的信号输出端分别连接于控制器的输入端。吊带上设置有与吊带颜色不同的白布，当吊带的白布运动到颜色传感器132的位置时，就会被颜色传感器132检测到，颜色传感器132和光电传感器131将检测信号传输至控制器，控制器再对吊带升降机构6进行控制，使得吊带升降机构6停止运动，进而达到防止吊带缠绕过度的目的。
本实用新型中的位置传感器采用光电传感器131，光电传感器131用于检测悬吊安装机构安装吊带产生的光波，以达到检测吊带所在位置的目的，并能够将检测信息反馈至控制器，控制器根据反馈信息能够获知吊带的所在位置，进而来控制吊带升降机构6的动作。
本实用新型在患者进行减重训练的过程如下。
首先对患者进行称重，患者穿上马甲，通过控制器控制吊带升降机构6动作，将患者向上吊起，使得患者脱离地面。在吊起过程中患者对与马甲相连接的吊带产生一定的拉力，吊带对吊带绑轮、拉力轴86以及与拉力轴86相固定的传感器支撑杆83产生一定的拉力，进而使得自动化测力拉力传感器81检测到拉力信号，自动化测力拉力传感器81将检测到的信号反馈至控制器，控制器记录初始受力值。然后，控制器控制吊带升降机构6动作，将患者放回地面
例如，若检测到患者的重量为70kg时，若想进行减重一半的训练，即通过控制器调整设定值为初始受力值的一半，再进行减重训练。
开始训练后，患者站立在地面上，此时，患者会对吊带产生一定的拉力，当自动化测力拉力传感器81检测值小于设定值时，即表明还未达到减重一半的程度，此时控制器提升减速电机61运作，带动蜗杆63转动，进而带动蜗轮62、与蜗轮62相固定的吊带绑轮转动，进而使得吊带绑轮对吊带进行卷绕，开始上升，直至此时自动化测力拉力传感器81检测值达到设定值时停止，使得患者有更好的恢复环境。反之，吊带绑轮对吊带进行释放，开始下降。
在训练过程中，控制器控制减速电机41运作，减速电机41带动驱动轴a42 及设置在驱动轴a42上的主动齿轮转动，进而带动从动齿轮44、与从动齿轮44 相啮合的移动齿轮45以及与移动齿轮45相固定的滑道移动轮3在天轨上移动，滑道从动轮5的设置使得本装置在移动过程中更加平稳。
本实用新型还可以根据患者的训练状况自行调整训练方式。患者在训练了一段时间后，恢复到一定程度时，为了更好地进行恢复，患者开始借助本装置进行自行锻炼。
当患者悬吊后，患者向前移动一定的距离，产生向前移动的趋势，此时患者带动吊带向前移动，吊带与蜗轮转轴之间产生一定的角度，进而带动吊带穿过的吊带穿设板71顺时针转动，因吊带穿设板71与旋转片73相连接，旋转片 73与圆盘变阻器72转动轴端相连接，所以吊带穿设板71的顺时针转动会带动圆盘变阻器72的电阻值变大，进而使得圆盘变阻器72向控制器输出的电流值变小。控制器根据变小的电流信号获知患者有向前运动的趋势，进而控制器控制减速电机41正向转动，减速电机41带动驱动轴a42及设置在驱动轴a42上的主动齿轮正向转动，进而带动从动齿轮44、与从动齿轮44相啮合的移动齿轮 45以及与移动齿轮45相固定的滑道移动轮3在天轨上向前移动，从而达到了辅助患者前行锻炼的目的。同理，当患者向后移动一定的距离时，本装置能够在天轨上向后移动，达到辅助患者向后移动锻炼的目的。
