本发明涉及运动康复技术领域，具体为一种躺式腰椎功能康复训练装置。
背景技术：
传统的腰椎功能训练方式都是需要训练者站立并辅以器材进行康复训练。针对腰椎疾病的特征，医学证明采用“空中登踏”运动利于康复，实现健康训练和跟踪管理等功能。因此，设计一款可以帮助腰椎功能受损的患者进行躺式训练的腰椎功能恢复训练装置是极具意义的，并且市场前景良好。专利cn108542569a公开了一种腰椎康复锻炼装置，该技术设置了背部按摩支撑装置和肩部向上牵引支撑部，通过使用者下半身的自重来降低腰椎间的压迫，进而达到训练的目的。但是该技术存在的问题如下：患者只能进行主动踩踏训练，但是有的患者的腰椎受损比较严重，患者完全没有运动能力。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于如何解决现有的腰椎康复训练装置训练模式单一，患者只能进行主动训练，没有运动能力的患者无法进行训练的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种躺式腰椎功能康复训练装置，包括床体、训练台、阻力机构和控制系统；所述训练台设置在所述床体一侧；所述阻力机构设置在所述训练台上；所述控制系统设置在所述训练台上；
所述阻力机构包括大皮带轮、第一脚踏、皮带、小皮带轮和驱动电机；所述大皮带轮固定在所述训练台上，所述第一脚踏的杆子与所述大皮带轮同轴固定；所述小皮带轮固定在所述训练台上，且所述小皮带轮通过所述皮带与所述大皮带轮摩擦传动；所述驱动电机固定在所述训练台上，且所述驱动电机的输出轴与所述小皮带轮同轴固定；所述驱动电机与所述控制系统电连接。
本发明的设备具有主动训练模式和被动训练模式，当患者腰椎受损较轻时，可进行主动训练，患者先躺在床体上，患者主动蹬踏第一脚踏用以驱动大皮带轮转动，大皮带轮通过皮带的摩擦传动带动小皮带轮转动，从而带动驱动电机的输出轴转动，此时，驱动电机处于发电状态即阻尼状态，大皮带轮转速下降到预设转速时，控制系统降低驱动电机的发电功率至正常水平；当患者腰椎受损严重且无运动能力时，可将患者脚放在第一脚踏上，启动驱动电机，驱动电机的输出轴转动带动小皮带轮转动，小皮带轮通过皮带的摩擦传动带动大皮带轮转动，进而带动第一脚踏做圆周运动，使得训练者进行被动训练。
优选地，还包括底座、第一支撑柱和第二支撑柱；所述底座设置在所述床体一侧；所述第一支撑柱、第二支撑柱分别固定在所述底座两侧。
优选地，还包括转动组件，所述转动组件包括转动电机、转轴和摇臂；所述转动电机固定在所述第一支撑柱上，且所述转动电机的输出轴伸出至所述第一支撑柱和第二支撑柱之间；所述转轴一端与所述转动电机的输出轴端部固定连接，所述转轴另一端与所述第二支撑柱转动连接；所述摇臂一端与所述转轴中部固定连接，所述摇臂另一端与所述训练台背面固定连接。
优选地，还包括测力装置，所述测力装置包括测力传感器和第二脚踏；所述测力传感器固定在所述训练台上，所述第二脚踏固定在所述测力传感器上。
优选地，所述第一脚踏和第二脚踏上均设置有绑带。
优选地，所述底座底部四角分别安装有万向轮。
优选地，所述床体包括床架、第一床板和第二床板；所述第一床板固定在所述床架一端；所述第二床板设置在所述床架另一端，且所述第二床板一端与所述第一床板一端铰链连接。
优选地，所述床体还包括拉手，所述拉手固定在所述第二床板另一端。
一种躺式腰椎功能康复训练装置的训练方法，包括主动训练模式和被动训练模式。
进一步地，主动训练模式下，患者先躺在床体上，患者主动蹬踏第一脚踏用以驱动大皮带轮转动，大皮带轮通过皮带的摩擦传动带动小皮带轮转动，从而带动驱动电机的输出轴转动，此时，驱动电机处于发电状态即阻尼状态，大皮带轮转速下降到预设转速时，控制系统降低驱动电机的发电功率至正常水平；
被动训练模式下，患者先躺在床体上，将脚放在第一脚踏上，直接启动驱动电机，驱动电机的输出轴转动带动小皮带轮转动，小皮带轮通过皮带的摩擦传动带动大皮带轮转动，进而带动第一脚踏做圆周运动，使得训练者进行被动训练。
本发明的优点在于：
1、本发明的设备具有主动训练模式和被动训练模式，当患者腰椎受损较轻时，可进行主动训练，患者先躺在床体上，患者主动蹬踏第一脚踏用以驱动大皮带轮转动，大皮带轮通过皮带的摩擦传动带动小皮带轮转动，从而带动驱动电机的输出轴转动，此时，驱动电机处于发电状态即阻尼状态，大皮带轮转速下降到预设转速时，控制系统降低驱动电机的发电功率至正常水平；当患者腰椎受损严重且无运动能力时，可将患者脚放在第一脚踏上，启动驱动电机，驱动电机的输出轴转动带动小皮带轮转动，小皮带轮通过皮带的摩擦传动带动大皮带轮转动，进而带动第一脚踏做圆周运动，使得训练者进行被动训练；主动抗阻训练和被动康复促相结合，满足需求。
2、本发明通过转动组件的设置，通过摇臂转动可以对训练者进行训练中拉伸，在训练过程中，利用转动电机驱动摇臂逐步缓慢旋转，完成在蹬踏过程中对训练者腿部以及腰椎进行拉伸锻炼，拉伸锻炼前训练者需要双手握住床头或用绑扎束带将身体的上部固定住，以保证训练者的安全；摇臂也可在训练者完成蹬踏训练后，单独进行拉伸锻炼。
3、通过测力装置的设置，可用来测量训练者双脚所能提供的蹬踏力。
附图说明
图1为本发明的一种躺式腰椎功能康复训练装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的测力装置的结构示意图。
附图标号说明：
1、床体；11、床架；12、第一床板；13、第二床板；14、拉手；2、训练台；21、进油口；22、出油口；3、阻力机构；31、大皮带轮；32、第一脚踏；33、皮带；34、小皮带轮；35、驱动电机；4、控制系统；5、底座；51、万向轮；6、第一支撑柱；7、第二支撑柱；8、转动组件；81、转动电机；82、转轴；83、摇臂；9、测力装置；91、测力传感器；92、第二脚踏；10、绑带。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本实施例公开了一种躺式腰椎功能康复训练装置，床体1、训练台2、阻力机构3、控制系统4、底座5、第一支撑柱6、第二支撑柱7和转动组件8。
如图1所示，本实施例的床体1包括床架11、第一床板12、第二床板13和拉手14；第一床板12为半个床面的结构，第一床板12采用螺栓或者螺钉安装在床架11顶面的一端；第二床板13设置在床架11顶面的另一端，且第二床板13与第一床板12能形成整个床面的结构，第二床板13一端与第一床板12一端通过铰链连接，第二床板13抬起形成靠背，进而用来调节患者的姿势，提高患者的舒适度；拉手14固定在第二床板13另一端，拉手14两端与第二床板13另一端焊接固定，也可以采用螺栓或者螺钉固定连接。
如图1所示，底座5设置在床体1的靠近第一床板12的一侧，底座5可以在床体1边移动；第一支撑柱6和第二支撑柱7分别对称固定在底座5顶部两侧，第一支撑柱6底部与底座5顶部一侧焊接固定，也可以采用螺栓或者螺钉安装在底座5顶部一侧；第二支撑柱7底部与底座5顶部另一侧焊接固定，也可以采用螺栓或者螺钉安装在底座5顶部另一侧。
如图1所示，转动组件8设置在第一支撑柱6和第二支撑柱7之间，转动组件8包括转动电机81、转轴82和摇臂83，转动电机81采用电机支架并配以螺栓或者螺钉安装在第一支撑柱6的上端且远离第二支撑柱7的一侧，转动电机81的输出轴贯穿第一支撑柱6上端并伸出至第一支撑柱6和第二支撑柱7之间，且转动电机81的输出轴与转动电机81的输出轴之间转动连接；转轴82一端与转动电机81的输出轴端部焊接固定，转轴82的另一端采用现有的轴承与第二支撑柱7的上端固定连接，转轴82与轴承的内孔焊接固定，轴承的外孔与第二支撑柱7之间采用螺栓或者螺钉固定连接；摇臂83的一端与转轴82的中部焊接固定。
如图1所示，本实施例的训练台2为一块矩形板结构，训练台2的背面与摇臂83的另一端焊接固定，也可以采用螺栓或者螺钉固定连接，训练台2的正面朝向床体1，且本实施例的训练台2的高度要高于床体1的高度，患者可以躺在床上，然后将脚伸在训练台2上，使得腰椎部位悬空，这样可对腰椎进行康复训练。
如图1所示，本实施例的阻力机构3安装在训练台2的正面，阻力机构3包括大皮带轮31、第一脚踏32、皮带33、小皮带轮34和驱动电机35；大皮带轮31采用支撑杆和轴承安装在训练台2上，轴承的内孔与大皮带轮31的轮轴焊接固定，轴承的外环壁与支撑杆一端焊接固定，支撑杆另一端与训练台2的正面焊接固定；
本实施例的第一脚踏32采用的是现有的自行车脚踏的结构，分别有两个第一脚踏32，两个第一脚踏32的脚踏杆分别通过轴承与大皮带轮31的轮轴焊接固定；
同理，本实施例的小皮带轮34也是采用支撑杆和轴承安装在训练台2上，轴承的内孔与小皮带轮34的轮轴焊接固定，轴承的外环壁与支撑杆一端焊接固定，支撑杆另一端与训练台2的正面焊接固定；小皮带轮34与大皮带轮31之间通过皮带33进行摩擦传动；
本实施例的驱动电机35采用电机支架并配以螺栓或者螺钉安装在训练台2上，且驱动电机35的输出轴通过轴承与小皮带轮34的轮轴焊接固定。
如图1所示，本实施例的控制系统4设置在训练台(2)上，控制系统与驱动电机(35)电连接。
一种躺式腰椎功能康复训练装置的训练方法，包括主动训练模式和被动训练模式；
主动训练模式下，患者先躺在床体1上，患者主动蹬踏第一脚踏32用以驱动大皮带轮31转动，大皮带轮31通过皮带33的摩擦传动带动小皮带轮34转动，从而带动驱动电机35的输出轴转动，此时，驱动电机35处于发电状态即阻尼状态，大皮带轮31转速下降到预设转速时，控制系统4降低驱动电机35的发电功率至正常水平；
被动训练模式下，患者先躺在床体1上，将脚放在第一脚踏32上，直接启动驱动电机35，驱动电机35的输出轴转动带动小皮带轮34转动，小皮带轮34通过皮带33的摩擦传动带动大皮带轮31转动，进而带动第一脚踏32做圆周运动，使得训练者进行被动训练。
本实施例的第一脚踏32上设置有绑带10(图中未示出)。
本实施例的工作原理是：本发明提供一种躺式腰椎功能康复训练装置，使用时，患者即可先躺在床体1上，根据患者的需求调节第二床板13倾斜的角度，调整好后使用撑杆将第二床板13撑住，然后患者将脚搭在第一脚踏32上，用绑带10将患者的脚绑在第一脚踏32上；主动训练模式下，患者先躺在床体1上，患者主动蹬踏第一脚踏32用以驱动大皮带轮31转动，大皮带轮31通过皮带33的摩擦传动带动小皮带轮34转动，从而带动驱动电机35的输出轴转动，此时，驱动电机35处于发电状态即阻尼状态，大皮带轮31转速下降到预设转速时，控制系统4降低驱动电机35的发电功率至正常水平；被动训练模式下，患者先躺在床体1上，将脚放在第一脚踏32上，直接启动驱动电机35，驱动电机35的输出轴转动带动小皮带轮34转动，小皮带轮34通过皮带33的摩擦传动带动大皮带轮31转动，进而带动第一脚踏32做圆周运动，使得训练者进行被动训练；也可以通过启动转动电机81，转动电机81的输出轴转动带动转轴82转动，带动转轴82摇摆运动，进而可带动训练台2和阻力机构3整体做圆弧运动，逐步缓慢旋转，完成在蹬踏过程中对训练者腿部以及腰椎进行拉伸锻炼，拉伸锻炼前训练者需要双手握住床头或用绑扎束带将身体的上部固定住，以保证训练者的安全；摇臂83也可在训练者完成蹬踏训练后，单独进行拉伸锻炼。
本发明相比现有技术存在以下优点：其一，本发明的设备具有主动训练模式和被动训练模式，当患者腰椎受损较轻时，可进行主动训练，患者先躺在床体1上，患者主动蹬踏第一脚踏32用以驱动大皮带轮31转动，大皮带轮31通过皮带33的摩擦传动带动小皮带轮34转动，从而带动驱动电机35的输出轴转动，此时，驱动电机35处于发电状态即阻尼状态，大皮带轮31转速下降到预设转速时，控制系统4降低驱动电机35的发电功率至正常水平；当患者腰椎受损严重且无运动能力时，可将患者脚放在第一脚踏32上，启动驱动电机35，驱动电机35的输出轴转动带动小皮带轮34转动，小皮带轮34通过皮带33的摩擦传动带动大皮带轮31转动，进而带动第一脚踏32做圆周运动，使得训练者进行被动训练；主动抗阻训练和被动康复促相结合，满足需求。其二，本发明通过转动组件8的设置，通过摇臂83转动可以对训练者进行训练中拉伸，在训练过程中，利用转动电机81驱动摇臂83逐步缓慢旋转，完成在蹬踏过程中对训练者腿部以及腰椎进行拉伸锻炼，拉伸锻炼前训练者需要双手握住床头或用绑扎束带将身体的上部固定住，以保证训练者的安全；摇臂83也可在训练者完成蹬踏训练后，单独进行拉伸锻炼。
实施例二
本实施例与上述实施例的区别在于：如图1、图2所示，本实施例还设置有测力装置9，测力装置9包括测力传感器91和第二脚踏92；测力传感器91底面采用螺栓或者螺钉安装在训练台2上，第二脚踏92采用螺栓或者螺钉安装在测力传感器91上面；
本实施例的第二脚踏92上也安装有绑带10，测力装置9可用来测量训练者双脚所能提供的蹬踏力，使用时需要用绑带10将患者的脚绑在第二脚踏92上。
请参阅图2，训练台上的测力装置9用来测量训练者双脚所能提供的蹬踏力，通过实验测定获取合理的训练阻力，设两个测力传感器91测量的力中最大的力为f，第二脚踏92曲柄半径r，转速s，训练者蹬踏最大功率p＝f*r*s。考虑到脚踏为圆周运动，力臂时刻在变化，并且训练者体力随训练不断衰减，训练者输出的功率实际小于p，经过各种实际试验，测得驱动电机35的发电功率p＝p*24％较为合理。
实施例三
本实施例与上述实施例的区别在于：如图1所示，本实施例的底座5底部四角分别安装有万向轮51，使得底座5可随意移动。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种躺式腰椎功能康复训练装置，其特征在于：包括床体、训练台、阻力机构和控制系统；所述训练台设置在所述床体一侧；所述阻力机构设置在所述训练台上；所述控制系统设置在所述训练台上；
所述阻力机构包括大皮带轮、第一脚踏、皮带、小皮带轮和驱动电机；所述大皮带轮固定在所述训练台上，所述第一脚踏的杆子与所述大皮带轮同轴固定；所述小皮带轮固定在所述训练台上，且所述小皮带轮通过所述皮带与所述大皮带轮摩擦传动；所述驱动电机固定在所述训练台上，且所述驱动电机的输出轴与所述小皮带轮同轴固定；所述驱动电机与所述控制系统电连接。
2.根据权利要求1所述的一种躺式腰椎功能康复训练装置，其特征在于：还包括底座、第一支撑柱和第二支撑柱；所述底座设置在所述床体一侧；所述第一支撑柱、第二支撑柱分别固定在所述底座两侧。
3.根据权利要求2所述的一种躺式腰椎功能康复训练装置，其特征在于：还包括转动组件，所述转动组件包括转动电机、转轴和摇臂；所述转动电机固定在所述第一支撑柱上，且所述转动电机的输出轴伸出至所述第一支撑柱和第二支撑柱之间；所述转轴一端与所述转动电机的输出轴端部固定连接，所述转轴另一端与所述第二支撑柱转动连接；所述摇臂一端与所述转轴中部固定连接，所述摇臂另一端与所述训练台背面固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种躺式腰椎功能康复训练装置，其特征在于：还包括测力装置，所述测力装置包括测力传感器和第二脚踏；所述测力传感器固定在所述训练台上，所述第二脚踏固定在所述测力传感器上。
5.根据权利要求4所述的一种躺式腰椎功能康复训练装置，其特征在于：所述第一脚踏和第二脚踏上均设置有绑带。
6.根据权利要求2所述的一种躺式腰椎功能康复训练装置，其特征在于：所述底座底部四角分别安装有万向轮。
7.根据权利要求2所述的一种躺式腰椎功能康复训练装置，其特征在于：所述床体包括床架、第一床板和第二床板；所述第一床板固定在所述床架一端；所述第二床板设置在所述床架另一端，且所述第二床板一端与所述第一床板一端铰链连接。
8.根据权利要求7所述的一种躺式腰椎功能康复训练装置，其特征在于：所述床体还包括拉手，所述拉手固定在所述第二床板另一端。
9.一种基于权利要求1所述的躺式腰椎功能康复训练装置的训练方法，其特征在于：包括主动训练模式和被动训练模式。
10.根据权利要求9所述的躺式腰椎功能康复训练装置的训练方法，其特征在于：主动训练模式下，患者先躺在床体上，患者主动蹬踏第一脚踏用以驱动大皮带轮转动，大皮带轮通过皮带的摩擦传动带动小皮带轮转动，从而带动驱动电机的输出轴转动，此时，驱动电机处于发电状态即阻尼状态，大皮带轮转速下降到预设转速时，控制系统降低驱动电机的发电功率至正常水平；
被动训练模式下，患者先躺在床体上，将脚放在第一脚踏上，直接启动驱动电机，驱动电机的输出轴转动带动小皮带轮转动，小皮带轮通过皮带的摩擦传动带动大皮带轮转动，进而带动第一脚踏做圆周运动，使得训练者进行被动训练。
技术总结