[0001] 本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种训练设备。

[0002] 下肢康复机器人作为一种康复医疗设备，通过辅助患者进行科学地、有效地康复训练，从而达到恢复患者运动功能的目的。它在康复训练中为患者提供合适的康复训练的同时，需要治疗师适时辅助校正患者不当的步态。

[0003] 然而，在治疗师在辅助患者训练的过程中，会由于不注意而与康复机器人发生不当接触或碰撞。为了避免治疗师在辅助患者训练过程中出现治疗师与康复机器人之间的不当接触与碰撞，这就需要康复机器人具有良好的碰撞防护功能，以便在保障治疗师及患者安全的同时满足正常的康复训练需求。

[0004] 在市面上碰撞防护方法多种多样，主要分为基于接触式传感器或设备的防护方法(如力传感器)和基于非接触的传感器的防护方法(如光电门、热传感器、距离传感器等)。例如，在工业机器人领域，应用较多的是基于机器人关节在碰撞后电流的突变进行碰撞防护，或者在碰撞处安装力传感器，通过碰撞力进行安全防护。也有一些设备采用非接触式检测防护，采用光、热、距离等传感器，当有物体到达安全防护区域内便启动防护机制。

[0005] 但是，上述这些防碰撞保护方法应用于康复机器人这种人机交互高度集中的设备中存在诸多问题，尤其是针对平衡及步行训练的下肢康复机器人存在以下几点不足：

[0006] 1.采用常用力传感器进行接触力检测作为碰撞防护的方法，需要高成本的力传感器其精度及可靠性才能满足康复机器人需求，而继续机器人本身设备的电流检测，成本虽低，但其结果可靠性低，仅适用于工业环境下的机器人与环境的碰撞防护。

[0007] 2.基于非接触式传感器的防碰撞保护，由于需要进行安全区域的设置，这将妨碍了治疗师进行康复辅助的便捷性，同时由于非接触式的方式，易于受到外界物体的干扰，影响患者康复训练的流畅性。

[0008] 3.对于防碰撞面比较大的康复机器人设备，需要布置大量传感器，这将显著提高设备自身成本，同时对硬件、控制器要求高，不适合于产品化设备。

[0023] 图1是根据本发明优选实施例的训练设备的立体布置示意图，而且图2是根据本发明优选实施例的训练设备的功能框图。

[0024] 如图1和图2所示，根据本发明优选实施例的训练设备包括：控制器10、运动执行机构20、电机30、驱动器40以及带状开关50。

[0025] 其中，带状开关50布置在运动执行机构20的特定位置，在被碰撞时输出第一电平且在未被碰撞时输出第二电平(例如，碰撞了则输出低电平，没碰撞就维持高电平)，而且控制器10实时扫描带状开关50的输出电平(即，扫描带状开关50是否发生碰撞)。

[0026] 控制器10实时扫描带状开关的输出电平。而且，控制器10根据带状开关的输出电平通过内部算法生成运动指令，然后将运动指令下发给驱动器，驱动器根据运动指令驱动电机运动。

[0027] 具体地说，带状开关50布置在运动执行机构20的预定由用户或辅助操作人员(例如，辅助患者治疗的人员)所处的一侧的表面上。

[0028] 更具体地说，在图1所示的示例中，治疗师一般坐在图中运动执行机构20的下侧，所以在这种情况下为了检测虚线所示的碰撞力，带状开关50被布置在运动执行机构20的下侧周边，如图1所示。

[0029] 而且，控制器10在实时扫描到带状开关50输出的第一电平时，停止执行控制器内部算法所生成的接近碰撞方向的运动指令。

[0030] 具体地，控制器通过IO模块实时扫描带状开关是否触发，触发就意味着发生碰撞，当控制器检测到碰撞时，当前设备就停止执行控制器内部算法所生成的接近碰撞方向的运动指令，如果有远离碰撞方向的运动指令则执行。

[0031] 例如，运动执行机构20可以是如图1所示的下肢康复设备的盆骨机构。其中，患者站在由跑台驱动系统驱动90的跑台上。诸如控制器10、电机30、驱动器40之类的电结构可布置在设备的壳体70内。

[0032] 而且，例如，训练设备的在用户操作训练设备的状态下所面对的一侧布置有显示设备80，用于显示用户视线盲点的区域。

[0033] 例如，带状开关50经由高速IO模块60连接至控制器10，而且控制器10实时地扫描带状开关50经由高速IO模块60传递过来的信号。

[0034] 而且，对于训练设备包括多个运动执行机构的情况，可以为每个运动执行机构配置一个带状开关50以执行上述防碰撞保护方案。

[0035] 举例来说，带状开关安装于设备的各运动机构上，并接入IO模块，控制器通过高速实时地扫描IO信号，获取各运动机构是否发生碰撞，当发生碰撞后立即执行安全程序，发送控制指令给驱动器让驱动器以最快且安全的加速度让执行机构停止靠近碰撞方向的运动，实时扫描检测碰撞信号，当有不朝向碰撞方向(例如远离碰撞方向)的运动指令时则执行该运动指令，否则保持停止靠近碰撞方向的运动，当碰撞信号解除后，机器人正常执行响应的功能程序。保证了用户的正常使用以及其使用过程的连续性。

[0036] 更具体地，针对下肢康复机器人，其碰撞防护方法可以如图3所示，用户在使用设备进行康复训练中，治疗师会处于患者背后(康复机器人骨盆机构下侧)进行相应的校正辅助，骨盆机构将随着患者重心上下运动，当治疗师出于骨盆下侧则有很大可能碰撞到治疗师，因此将带状开关安装于骨盆下侧四周，当遇到与治疗师发生挤压碰撞等，则控制器立即执行安全防护程序，停止骨盆向下的运动，仅执行向上运动的指令，知道碰撞信号消失。从而保障了治疗师的安全的同时不影响患者康复训练的持续性，也提高了患者的使用体验。

[0037] 需要说明的是，本发明适用于一种基于骨盆支撑机构的下肢康复机器人，可为治疗师辅助患者进行康复训练时提供更安全的防护，增强机器人使用的人机交互友好性。但是，本领域技术人员可以理解的是，本发明适用于但不局限于康复机器人技术，下肢物理治疗和步态训练等领域也可以应用本发明。

[0038] 本发明提供了基于带状开关检测的防碰撞保护，带状开关的使用将显著降低现有康复机器人为了防止碰撞使用的大量传感器所产生的成本，同时其防护执行机制能保证碰撞防护的可靠性的同时保证患者康复训练的连贯性。

[0039] 本发明采用成本更低超柔性带状开关作为碰撞检测源，保证了检测的准确性及可靠性的时显著降低了设备生产成本。而且，本发明采用不停机的安全防护机制，保证了设备运行的连续性，提高了用户使用效率及对用户友好性。与现有技术相比，同样可靠性及准确性下，成本更低，降低了消费者的购买成本，同时提高了用户体验。

[0040] 上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。