本申请涉及自动化控制,特别是涉及一种平衡板角度调节系统及方法。
背景技术:
1、动态平衡训练平衡板是康复训练中常用的设备,用于帮助患者提高平衡能力。其中,在主动训练模式下,需要根据患者的阶段调整平衡板的活动角度。
2、目前传统的平衡板活动角度方法是在平衡板下方安装一个限位装置,例如圆形挡板;通过改变其高度来控制平衡板的活动角度。但这种方式不但增加了机械结构和电气控制组件的复杂性,提高了系统故障的风险和制造成本,最重要的是无法实现主动训练模式下对平衡板活动角度的主动调节,无法实现更加精细化的平衡训练。
3、鉴于上述问题,如何解决当前动态平衡训练平衡板角度调节方式机械结构和电气控件复杂,无法实现活动角度的主动调节,是该领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种平衡板角度调节系统及方法,以解决当前动态平衡训练平衡板角度调节方式机械结构和电气控件复杂,无法实现活动角度的主动调节的问题。
2、为解决上述技术问题,本申请提供一种平衡板角度调节系统,包括:设置有连杆结构和陀螺仪的平衡板、伺服电机、电缸、压力传感器和主控制器;
3、所述连杆结构的一端垂直固定于平衡板,所述连杆结构的另一端通过带环连接件连接所述压力传感器的一端;所述压力传感器的另一端连接所述电缸的输出轴;
4、所述伺服电机用于驱动所述电缸的输出轴进行直线运动;
5、所述主控制器与所述陀螺仪、所述伺服电机、所述压力传感器通信连接,用于接收所述陀螺仪传输的角度信息和所述压力传感器传输的压力信息,并根据所述角度信息和所述压力信息控制所述伺服电机的工作模式,以便于所述电缸的输出轴驱动所述连杆结构摆动,调节所述平衡板的活动角度。
6、一方面,所述伺服电机包括第一伺服电机和第二伺服电机,所述电缸包括第一电缸和第二电缸,所述压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器;
7、所述第一压力传感器的一端和所述第二压力传感器的一端分别通过带环连接件连接所述连杆结构的另一端;
8、所述第一压力传感器的另一端连接所述第一电缸的输出轴;所述第二压力传感器的另一端连接所述第二电缸的输出轴;
9、所述第一伺服电机用于驱动所述第一电缸的输出轴进行直线运动;所述第二伺服电机用于驱动所述第二电缸的输出轴进行直线运动;
10、其中,所述第一电缸的输出轴的直线运动方向和所述第二电缸的输出轴的直线运动方向在同一目标平面。
11、另一方面,所述第一电缸的输出轴的直线运动方向和所述第二电缸的输出轴的直线运动方向互相垂直,所述连杆结构的轴线垂直于所述目标平面。
12、另一方面,还包括:支撑板和连接件;
13、所述支撑板设置于所述平衡板底部;
14、所述连接件设置于所述平衡板和所述支撑板之间,用于连接所述平衡板和所述支撑板;
15、所述支撑板用于提供对作用目标的支撑力,并保持所述平衡板角度调节系统的受力平衡。
16、另一方面,还包括:固定架;
17、所述固定架用于固定所述伺服电机和所述电缸。
18、另一方面,还包括:上位机;
19、所述上位机与所述主控制器通信连接,用于设置所述平衡板的活动角度。
20、另一方面,所述陀螺仪为六轴陀螺仪。
21、为解决上述技术问题,本申请还提供一种平衡板角度调节方法,应用于上述平衡板角度调节系统;所述方法包括:
22、接收陀螺仪传输的角度信息和压力传感器传输的压力信息;
23、根据所述角度信息和所述压力信息控制伺服电机的工作模式,以便于电缸的输出轴驱动连杆结构摆动,调节平衡板的活动角度。
24、一方面,当第一电缸的输出轴的直线运动方向和第二电缸的输出轴的直线运动方向互相垂直,连杆结构的轴线垂直于目标平面时,所述根据所述角度信息和所述压力信息控制伺服电机的工作模式,包括:
25、获取所述角度信息中所述第一电缸的输出轴的直线运动方向的第一偏转角度分量和所述第二电缸的输出轴的直线运动方向的第二偏转角度分量;
26、根据所述第一偏转角度分量和所述第二偏转角度分量,确定所述连杆结构的轴线相对于竖直方向的平衡偏转角度;
27、判断所述平衡偏转角度是否小于阈值;
28、若是,则控制所述第一伺服电机和所述第二伺服电机的输出力矩均为0;
29、若否,则控制所述第一伺服电机和所述第二伺服电机的输出速度均为0。
30、另一方面,所述根据所述角度信息和所述压力信息控制伺服电机的工作模式,包括:
31、监测第一压力传感器传输的第一压力信息和第二压力传感器传输的第二压力信息;
32、当监测到所述第一压力信息和所述第二压力信息至少一项不为0,且非零项的方向与对应的偏转角度分量方向相反,则控制所述第一伺服电机和所述第二伺服电机的输出力矩均为0。
33、本申请所提供的平衡板角度调节系统,包括设置有连杆结构和陀螺仪的平衡板、伺服电机、电缸、压力传感器和主控制器;连杆结构的一端垂直固定于平衡板,连杆结构的另一端通过带环连接件连接压力传感器的一端;压力传感器的另一端连接电缸的输出轴;伺服电机用于驱动电缸的输出轴进行直线运动;主控制器与陀螺仪、伺服电机、压力传感器通信连接,用于接收陀螺仪传输的角度信息和压力传感器传输的压力信息,并根据角度信息和压力信息控制伺服电机的工作模式,以便于电缸的输出轴驱动连杆结构摆动,调节平衡板的活动角度。由此可知,本方案通过的平衡板角度调节系统,在主动训练模式下能够实时获取平衡板的倾斜角度和力矩,能够根据测得的平衡板的倾斜角度和力矩主动调节平衡板的角度,以确保平衡板始终保持在设定的角度范围内。这种系统能够精确地调节平衡板的角度,以适应不同阶段的患者进行康复训练的需求。
34、此外,本申请还提供了一种平衡板角度调节方法,效果同上。
1.一种平衡板角度调节系统,其特征在于,包括:设置有连杆结构和陀螺仪的平衡板、伺服电机、电缸、压力传感器和主控制器;
2.根据权利要求1所述的平衡板角度调节系统,其特征在于,所述伺服电机包括第一伺服电机和第二伺服电机,所述电缸包括第一电缸和第二电缸,所述压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器;
3.根据权利要求2所述的平衡板角度调节系统,其特征在于,所述第一电缸的输出轴的直线运动方向和所述第二电缸的输出轴的直线运动方向互相垂直,所述连杆结构的轴线垂直于所述目标平面。
4.根据权利要求3所述的平衡板角度调节系统,其特征在于,还包括:支撑板和连接件;
5.根据权利要求3所述的平衡板角度调节系统,其特征在于,还包括:固定架;
6.根据权利要求3所述的平衡板角度调节系统,其特征在于,还包括:上位机;
7.根据权利要求1至6任意一项所述的平衡板角度调节系统,其特征在于,所述陀螺仪为六轴陀螺仪。
8.一种平衡板角度调节方法,其特征在于,应用于权利要求1至7任意一项所述的平衡板角度调节系统;所述方法包括:
9.根据权利要求7所述的平衡板角度调节方法,其特征在于,当第一电缸的输出轴的直线运动方向和第二电缸的输出轴的直线运动方向互相垂直,连杆结构的轴线垂直于目标平面时,所述根据所述角度信息和所述压力信息控制伺服电机的工作模式,包括:
10.根据权利要求9所述的平衡板角度调节方法,其特征在于,所述根据所述角度信息和所述压力信息控制伺服电机的工作模式,包括: