本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)，更具體的說(shuō)是涉及一種肩背運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備、系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、目前，運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)作為一個(gè)跨學(xué)科的領(lǐng)域，它融合了醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、物理治療學(xué)、運(yùn)動(dòng)科學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)和心理學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，全面關(guān)注運(yùn)動(dòng)和相關(guān)身體活動(dòng)在促進(jìn)健康和預(yù)防及治療疾病中的角色。通過(guò)運(yùn)用這些跨學(xué)科的知識(shí)，運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)專(zhuān)注于利用運(yùn)動(dòng)作為一種輔助預(yù)防和輔助治療手段，研究如何通過(guò)適當(dāng)?shù)捏w育訓(xùn)練、預(yù)防措施和運(yùn)動(dòng)技巧來(lái)降低運(yùn)動(dòng)傷害的風(fēng)險(xiǎn)。

2、具體到教育體系中，從幼兒園到大學(xué)，對(duì)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)知識(shí)的普及和應(yīng)用都至關(guān)重要。這不僅能提高運(yùn)動(dòng)員和普通運(yùn)動(dòng)參與者的安全性和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，還有助于促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的健康生活方式和提高長(zhǎng)期健康水平。運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)的原則和實(shí)踐被用來(lái)設(shè)計(jì)定制化的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，特別是針對(duì)老年人群體，幫助他們維持和改善身體機(jī)能，這對(duì)于應(yīng)對(duì)社會(huì)的老年化問(wèn)題具有重要意義。

3、在臨床研究和流行病學(xué)調(diào)查方面，運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)揭示了不良的工作姿勢(shì)和重復(fù)性肩頸活動(dòng)與多種肌肉骨骼疾病之間的顯著關(guān)聯(lián)。

4、由于肩關(guān)節(jié)具有人體中最大的活動(dòng)范圍且穩(wěn)定性較差，它很容易受傷。為了確保運(yùn)動(dòng)者可以健康地從事這些活動(dòng)，運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究不僅包括輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，也深入到肩關(guān)節(jié)的生物力學(xué)研究、肩部肌肉群的訓(xùn)練方法、運(yùn)動(dòng)技巧的優(yōu)化以及運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)實(shí)踐。

5、但是，不同用戶(hù)的體型和肌肉結(jié)構(gòu)存在差別，用戶(hù)在肩背運(yùn)動(dòng)中存在姿勢(shì)不正確及訓(xùn)練不到位的問(wèn)題。

6、因此，如何提供一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)肩背運(yùn)動(dòng)的輔助設(shè)備，能夠適應(yīng)不同用戶(hù)的體型和肌肉結(jié)構(gòu)，滿(mǎn)足個(gè)體差異和特定需求，以便于為用戶(hù)在肩背運(yùn)動(dòng)中提供健康管理，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種肩背運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備、系統(tǒng)及控制方法以解決背景技術(shù)中提到的部分技術(shù)問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種肩背運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備，包括支撐主體、固定組件、轉(zhuǎn)動(dòng)源、執(zhí)行組件、監(jiān)測(cè)組件和控制組件；

4、轉(zhuǎn)動(dòng)源、監(jiān)測(cè)組件、控制組件和執(zhí)行組件均設(shè)于支撐主體上；

5、轉(zhuǎn)動(dòng)源、監(jiān)測(cè)組件和固定組件均與控制組件連接，轉(zhuǎn)動(dòng)源與執(zhí)行組件連接；

6、固定組件，用于將用戶(hù)身體的至少一個(gè)部位與支撐主體進(jìn)行固定；

7、轉(zhuǎn)動(dòng)源，用于為執(zhí)行組件提供動(dòng)力；

8、執(zhí)行組件，用于引導(dǎo)用戶(hù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；

9、監(jiān)測(cè)組件，包括多個(gè)傳感器，分別設(shè)于轉(zhuǎn)動(dòng)源、固定組件和執(zhí)行組件上，用于通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)源、固定組件和執(zhí)行組件的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并傳輸至控制組件；

10、控制組件，用于根據(jù)用戶(hù)輸入命令和/或監(jiān)測(cè)組件發(fā)送的狀態(tài)數(shù)據(jù)，向轉(zhuǎn)動(dòng)源和固定組件發(fā)送控制指令，以調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)源的動(dòng)力輸出和固定組件的施加力。

11、優(yōu)選的，控制組件包括控制單元和輸入器；

12、控制單元存儲(chǔ)多個(gè)預(yù)設(shè)程序，用于供用戶(hù)選擇或調(diào)整運(yùn)動(dòng)參數(shù)，根據(jù)預(yù)設(shè)程序或用戶(hù)自主輸入數(shù)據(jù)并結(jié)合監(jiān)測(cè)組件發(fā)送的狀態(tài)數(shù)據(jù)，調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)源的運(yùn)動(dòng)，輔助用戶(hù)完成動(dòng)作；

13、輸入器，用于用戶(hù)根據(jù)自身實(shí)際需求自主輸入運(yùn)動(dòng)參數(shù)或通過(guò)控制單元存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)程序進(jìn)行選擇或調(diào)整運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

14、優(yōu)選的，轉(zhuǎn)動(dòng)源包括電機(jī)和減速機(jī)，電機(jī)分別與執(zhí)行組件和減速機(jī)連接；

15、監(jiān)測(cè)組件包括磁編碼器，用于檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置并發(fā)送至控制組件；

16、電機(jī)和減速機(jī)根據(jù)控制組件發(fā)送的控制指令調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行速度和輸出扭矩以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行組件動(dòng)作。

17、優(yōu)選的，執(zhí)行組件包括運(yùn)動(dòng)組件，運(yùn)動(dòng)組件包括運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)、滑軌和連桿機(jī)構(gòu)；

18、運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)通過(guò)軸承或轉(zhuǎn)軸與支撐主體連接，運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)用于在特定軸線(xiàn)上旋轉(zhuǎn)和/或滑動(dòng)；

19、滑軌固定在支撐主體上，運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)與滑軌連接，滑軌用于使運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)沿著特定路徑移動(dòng)；

20、連桿機(jī)構(gòu)的各個(gè)部件之間通過(guò)鉸鏈和/或轉(zhuǎn)軸連接，使得各個(gè)部件之間進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)；

21、運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)與滑軌連接，滑軌通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)與支撐主體連接；

22、運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)模式，連桿機(jī)構(gòu)沿著支撐主體上的滑軌移動(dòng)，引導(dǎo)用戶(hù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

23、優(yōu)選的，執(zhí)行組件還包括剎車(chē)組件，監(jiān)測(cè)組件包括傾角傳感器；

24、剎車(chē)組件通過(guò)用戶(hù)手動(dòng)操作觸發(fā)進(jìn)行剎車(chē)輪固定；

25、和/或，

26、監(jiān)測(cè)組件通過(guò)傾角傳感器檢測(cè)支撐主體的傾斜角度并傳輸至控制組件，傾斜角度超出預(yù)設(shè)的安全閾值時(shí)，控制組件發(fā)送觸發(fā)信號(hào)激活剎車(chē)組件進(jìn)行自動(dòng)剎車(chē)。

27、優(yōu)選的，監(jiān)測(cè)組件還包括但不限于溫度傳感器、速度傳感器、距離傳感器、光學(xué)傳感器、生物阻抗傳感器、肌電圖傳感器、肩部記錄器和力傳感器。

28、優(yōu)選的，力傳感器包括但不限于重力傳感器、動(dòng)態(tài)應(yīng)力傳感器和壓力傳感器；

29、重力傳感器安裝在設(shè)備的底部，用于測(cè)量設(shè)備所受的重力、設(shè)備在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化及用戶(hù)的體重；

30、動(dòng)態(tài)應(yīng)力傳感器安裝在固定組件接觸點(diǎn)、肩背輔助設(shè)備的背靠點(diǎn)及活動(dòng)關(guān)節(jié)處，用來(lái)測(cè)量設(shè)備施加給用戶(hù)的力或用戶(hù)施加在設(shè)備上的力；

31、壓力傳感器用于測(cè)量足底與平面接觸時(shí)的壓力分布。

32、優(yōu)選的，一種肩背運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備，還包括加熱組件，分布于與用戶(hù)身體接觸處的支撐主體上，用于通過(guò)加熱元件為用戶(hù)與支撐主體接觸部位加熱。

33、一種肩背運(yùn)動(dòng)輔助系統(tǒng)，包括所述的一種肩背運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備，處理分析單元和存儲(chǔ)單元；

34、處理分析單元，用于獲取肩背運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備的監(jiān)測(cè)組件的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行分析處理，并將分析處理完的數(shù)據(jù)反饋至控制組件，控制組件根據(jù)分析處理完的數(shù)據(jù)生成控制指令；

35、存儲(chǔ)單元，用于儲(chǔ)存系統(tǒng)固件、原始數(shù)據(jù)、臨時(shí)數(shù)據(jù)、分析結(jié)果、用戶(hù)設(shè)置中的至少一種，以便用戶(hù)快速訪(fǎng)問(wèn)。

36、一種肩背運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備的控制方法，基于所述的一種肩背運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備，包括：

37、用戶(hù)輸入運(yùn)動(dòng)參數(shù)或選擇運(yùn)動(dòng)模式，并啟動(dòng)肩背運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備；

38、接收用戶(hù)的輸入指令，并將輸入指令轉(zhuǎn)換成控制指令，以控制引導(dǎo)用戶(hù)執(zhí)行動(dòng)作；

39、實(shí)時(shí)檢測(cè)獲取肩背運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或用戶(hù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)；

40、根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)生成優(yōu)化的控制指令以調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，輔助調(diào)整用戶(hù)的動(dòng)作。

41、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)提供了一種肩背運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備、系統(tǒng)及控制方法，按照人體工程學(xué)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)結(jié)合先進(jìn)的傳感技術(shù)和智能控制技術(shù)，能夠適應(yīng)不同用戶(hù)的體型和肌肉結(jié)構(gòu)，具備多種調(diào)節(jié)機(jī)制輔助用戶(hù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，以滿(mǎn)足個(gè)體差異和特定需求，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析為用戶(hù)提供健康管理，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備性能的顯著提升和用戶(hù)使用體驗(yàn)的優(yōu)化，解決肩背運(yùn)動(dòng)中用戶(hù)姿勢(shì)不正確及訓(xùn)練不到位的問(wèn)題，以便于通過(guò)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)改善用戶(hù)的身體機(jī)能；

42、具體的：首先，本發(fā)明通過(guò)采用先進(jìn)的傳感器和控制單元，能夠?qū)崟r(shí)接收并處理設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的精確調(diào)整，以?xún)?yōu)化用戶(hù)的使用體驗(yàn)；其次，通過(guò)引入手動(dòng)和自動(dòng)雙重剎車(chē)機(jī)制，既保障了用戶(hù)的直接控制權(quán)，又實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的安全智能化，能夠在設(shè)備出現(xiàn)異常運(yùn)動(dòng)或不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)迅速響應(yīng)，保障用戶(hù)的安全；最后，監(jiān)測(cè)組件能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的傾斜角度并與控制組件聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備狀態(tài)的精確控制和實(shí)時(shí)調(diào)整，進(jìn)一步提升了設(shè)備的運(yùn)行精度和安全性。

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