本發(fā)明涉及人體平衡感檢測技術(shù)，具體為一種測試人類平衡感知能力的裝置及方法。

背景技術(shù)：

在日常生活中，不論是簡單的走路或是從事復(fù)雜性的運動(比如跑、跳、跳舞、打球、游泳等各種運動)都需要平衡感，特別是對于運動選手來說，動態(tài)平衡感就顯得格外重要。

雖然平衡感是重要的基本動作能力之一，但人到了老年以后，隨著身體機(jī)能的萎縮，人體平衡感知能力也會逐漸降低。一旦人體的平衡感退化或者缺失到某種程度，在人們行走時，非常容易出現(xiàn)傾斜摔倒等問題，這將對其生活質(zhì)量、健康等造成極大的不良影響。

目前，針對老年人或肢體病患者的人體平衡感知能力缺失和不足的問題，現(xiàn)實生活中尚且缺少一種檢測裝置和方法對其進(jìn)行定量的檢測和評估。

因此，亟待開發(fā)一種能夠有效測試人體平衡感知能力的裝置，以便及時準(zhǔn)確地了解患者的狀態(tài)，便于進(jìn)一步采取對應(yīng)的措施或開展針對性的康復(fù)訓(xùn)練。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明提出了一種測試人類平衡感知能力的裝置及方法。

本發(fā)明測試人類平衡感知能力的裝置，其技術(shù)方案包括測試臺，所不同的是：

1、所述測試臺下方設(shè)有半圓球體，圍繞半圓球體圓周均布設(shè)有支撐柱，所述測試臺的底部上圓周均布設(shè)有支撐輪架，各支撐輪架上均設(shè)有牛眼輪，測試臺通過牛眼輪組水平坐落在半圓球體的球面上，各支撐柱上設(shè)有對測試臺形成輔助支撐的壓縮彈簧。

2、所述測試臺與半圓球體之間設(shè)有使測試臺作俯仰、或橫滾、或偏航運動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括通過驅(qū)動輪架圓周均布安裝于測試臺底部的三個單排全向輪，各單排全向輪通過其上的摩擦節(jié)輥抵觸在半圓球體的球面上，各單排全向輪輪體的中心面均通過半圓球體的球心且三個單排全向輪的軸線向上匯交于一點。

3、各驅(qū)動輪架上均設(shè)有驅(qū)動單排全向輪轉(zhuǎn)動的電機(jī)和檢測單排全向輪轉(zhuǎn)動參數(shù)的編碼器。

4、所述測試臺上設(shè)有座椅，所述座椅的扶手上設(shè)有可按照測試臺運動方向進(jìn)行操縱的全向遙控手柄。

上述結(jié)構(gòu)中，三個單排全向輪采用三個電機(jī)分別驅(qū)動，三個單排全向輪各自產(chǎn)生三個不同方向的速度矢量，三個不同方向的速度矢量可以合成為空間中任意方向的速度矢量，該速度矢量最終可以使測試臺在半圓球體的球面上作橫滾、或俯仰、或偏航運動。

上述結(jié)構(gòu)中，壓縮彈簧形成的輔助支撐不僅可以起到減震緩沖作用，還可確保測試臺不脫離半圓球體的球面而起到保護(hù)作用。

為分擔(dān)測試臺對半圓球體球面的部分壓力，所述牛眼輪通過彈簧壓裝于支撐輪架上從而與半圓球體的球面形成柔性支撐。

牛眼輪常規(guī)上設(shè)置三個，三個牛眼輪間隔設(shè)置在三個單排全向輪之間。

進(jìn)一步，各壓縮彈簧均向內(nèi)斜置而形成對測試臺的斜向支撐。

為進(jìn)一步提高安全性，所述電機(jī)通過蝸輪蝸桿傳動副驅(qū)動單排全向輪轉(zhuǎn)動，在未通電時可形成自鎖。

本發(fā)明測試人類平衡感知能力的方法，其操作步驟為：

1、指引并幫助患者坐在座椅上并系好安全帶，通過示教指導(dǎo)患者學(xué)習(xí)操縱全向控制手柄的正確方法。

2、設(shè)置測試臺的軌跡，啟動電機(jī)驅(qū)動單排全向輪轉(zhuǎn)動，測試臺在三個單排全向輪摩擦驅(qū)動下于半圓球體的球面上按預(yù)先設(shè)定的軌跡運動。

3、隨著測試臺的運動，患者在感受到身體有傾斜時會按要求有意識去操作全向遙控手柄而追蹤測試臺運動的軌跡方向，系統(tǒng)自動記錄患者操縱全向遙控手柄的操作軌跡。

4、改變測試臺設(shè)置的軌跡，重復(fù)上述2、3步驟。

5、將患者操縱全向遙控手柄的操作軌跡與測試臺預(yù)先設(shè)定好的運動軌跡進(jìn)行對比，計算出兩者的誤差(比如絕對誤差、相對誤差、平均誤差、均方差等)等相關(guān)參數(shù)，并根據(jù)平衡感的評估模型，求解出患者平衡感知能力指數(shù)。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明裝置中，測試臺在三個單排全向輪與半圓球體的球面的摩擦驅(qū)動下按預(yù)先設(shè)定的軌跡運動，如俯仰運動、或橫滾運動、或偏航運動等。

2、本發(fā)明裝置中，將患者操作全向控制手柄的操作軌跡與預(yù)先設(shè)定好的測試臺運動軌跡進(jìn)行對比，計算誤差(絕對誤差、相對誤差、平均誤差、均方差)等相關(guān)參數(shù)，再根據(jù)平衡感的評估模型，求解出患者平衡感知能力指數(shù)，其操作簡單，方便實用。

3、本發(fā)明裝置中，采用的壓縮彈簧能起到緩沖減震作用，驅(qū)動電機(jī)組件內(nèi)含蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，在未通電時可以自鎖，兩者都有助于保護(hù)患者安全使用。

4、本發(fā)明能快速有效測試人體平衡感知能力，有利于醫(yī)生及時準(zhǔn)確地了解患者的狀態(tài)，為進(jìn)一步采取對應(yīng)的防護(hù)措施或開展針對性的康復(fù)訓(xùn)練提供依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實施方式的軸測圖。

圖2為圖1實施方式中測試臺安裝組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1實施方式中全向輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖號標(biāo)識：1、測試臺；2、半圓球體；3、支撐柱；4、支撐輪架；5、牛眼輪；6、壓縮彈簧；7、座椅；8、全向遙控手柄；9、單排全向輪；10、驅(qū)動輪架；11、電機(jī)；12、編碼器；13、蝸輪蝸桿傳動副；14、底座。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖所示實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明測試人類平衡感知能力的裝置，其結(jié)構(gòu)包括測試臺1，所述測試臺1通過滾輪機(jī)構(gòu)水平設(shè)置在半圓球體2的球面上，并由輔助支撐機(jī)構(gòu)形成保護(hù)，測試臺1與半圓球體2之間設(shè)有可使測試臺1作俯仰運動、或橫滾運動、或偏航運動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，測試臺1上設(shè)有一把座椅7，所述座椅7的扶手上設(shè)有可操控的全向遙控手柄8，操縱全向遙控手柄8可追蹤測試臺1的運動軌跡方向，如圖1所示。所述滾輪機(jī)構(gòu)包括圓周均布的三個牛眼輪5，各牛眼輪5于對應(yīng)的支撐輪架4上通過彈簧壓裝，三個支撐輪架4于測試臺1的底部安裝，所述測試臺1通過三個牛眼輪5構(gòu)成的滾輪組水平坐落在半圓球體2的球面上，如圖1所示。

所述輔助支撐機(jī)構(gòu)包括圍繞半圓球體2布置的六根支撐柱3，六根支撐柱3于底座14上設(shè)立，所述底座14為與半圓球體2相連的整體結(jié)構(gòu)，各支撐柱3上設(shè)有向內(nèi)上方傾斜的壓縮彈簧6，六根壓縮彈簧6的上端固定連接在測試臺1的底部，如圖1、圖2所示。

所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括圓周均布于三個牛眼輪5之間的三個單排全向輪9，各單排全向輪9通過各自對應(yīng)的驅(qū)動輪架10安裝于測試臺1的底部，各單排全向輪9通過其上的摩擦節(jié)輥抵壓接觸在半圓球體2的球面上，各單排全向輪9輪體的中心面(與輪體軸線垂直)均通過半圓球體2的球心且三個單排全向輪9的軸線向上匯交于一點；各驅(qū)動輪架10上均設(shè)有電機(jī)11，所述電機(jī)11通過蝸輪蝸桿傳動副13驅(qū)動對應(yīng)單排全向輪9的一端輪軸轉(zhuǎn)動，各驅(qū)動輪架10上還設(shè)有通過另一端輪軸檢測單排全向輪9轉(zhuǎn)動參數(shù)的編碼器12，如圖1、圖3所示。

本發(fā)明測試人類平衡感知能力的方法，其操作步驟為：

1、指引并幫助患者坐在座椅7上，幫其系好安全帶，通過示教指導(dǎo)患者學(xué)習(xí)操縱全向遙控手柄8的正確方法。

2、設(shè)置測試臺1的運動軌跡，啟動電機(jī)11驅(qū)動單排全向輪9轉(zhuǎn)動，測試臺1在三個單排全向輪9摩擦驅(qū)動下于半圓球體2的球面上按預(yù)先設(shè)定的軌跡運動。

3、隨著測試臺1的運動，在患者感受到身體有傾斜時會按要求有意識去操縱全向遙控手柄8而追蹤測試臺1運動的軌跡方向，系統(tǒng)自動記錄患者操縱全向遙控手柄8的操作軌跡。

4、改變測試臺1設(shè)置的軌跡，重復(fù)上述2、3步驟。

5、將患者操縱全向遙控手柄8的操作軌跡與測試臺1預(yù)先設(shè)定好的運動軌跡進(jìn)行對比，計算出兩者的絕對誤差、或相對誤差、或平均誤差、或均方差等相關(guān)參數(shù)，根據(jù)平衡感的評估模型，求解出患者平衡感知能力指數(shù)。