具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

参考图2、图3、图5，配合参见图1、图4、图14。本发明提供一种多态人体平衡训练系统，包括主动部1、传动部4、驱动机构9、支撑架6、基板12、防护罩2、踏板箱3、万向节5、伸缩万向节7、连接座8、转座10、万向球11、移动脚轮13、立柱14、扶手15、显示支架16、触屏一体机17。

所述踏板箱3、支撑架6、驱动机构9、立柱14均装在基板12上。移动脚轮13装在基板12下。主动部1中心通过万向节5与支撑架6的顶端活动相连，主动部1外周边与传动部4上端可离合连接，传动部4中部穿过踏板箱3后下端依次通过伸缩万向节7与连接座8与驱动机构9相连。

所述驱动机构9与基板12之间还设有转座10及万向球11。

所述防护罩2设置在踏板箱3与传动部4之间，具有安全防护及限制传动部4绕自身轴转动运动的功能。

所述立柱14上设有扶手15，所述触屏一体机17通过显示支架16安装在立柱14顶端，触屏一体机17通过显示支架16可调节前后、左右、高度及旋转角度，以方便训练者观看，扶手15可调节高低，通过旋钮锁定在立柱14上。触屏一体机17可为电容触摸屏一体机，可进行存储及输入、选择、设置等互动操作。

参考图5、图6、图7，配合参见图2、图3。所述驱动机构9包括径向运动机构901和周向运动机构902。周向运动机构902含有电机和由该电机驱动的一对啮合的齿轮，包括主动齿轮和从动齿轮9021。其中从动齿轮9021通过转座10安装在基板12上。周向运动机构902的电机设置在从动齿轮9021的侧边，转座10设置在从动齿轮9021中心。径向运动机构901设置在从动齿轮9021之上随从动齿轮9021一起运动，径向运动机构901采用电机驱动丝杠运动，运动部件9011安装在丝杠上，连接座8安装在运动部件9011上，由丝杠驱动做径向运动。运动部件9011的运动轨迹线与从动齿轮9021的一直径方向相一致，具体为运动部件9011的中心运动经过的轨迹线垂直投影到从动齿轮9021时与从动齿轮9021的一直径相合。采用上述驱动机构设置可有效降低踏板箱3的整体高度。从动齿轮9021与基板12之间进一步还设有多个万向球11，多个万向球11球朝上并按圆周方向均匀分布在从动齿轮9021下方，以便托着从动齿轮9021从而增加从动齿轮9021的承载力，最终为其上的径向运动机构901提供稳定的支撑。

踏板箱3设有箱体304，箱体304上部贴有防滑垫303，防滑垫303具有防滑作用，方便患者训练时的上下。箱体304的上部中央开有碗座孔302，碗座孔302装有碗座301，碗座301较窄，为圆弧形的窄条带结构。

传动部4下端设有传动孔403，传动孔403有一定的高度，驱动机构9依次通过连接座8、伸缩万向节7与传动部4活动相连，伸缩万向节7与传动孔403为圆柱副配合连接。传动部4上设有，碗体404外表面为球面，碗体404外表面与踏板箱3的碗座301滑动接触。

基板12下设有移动脚轮13，移动脚轮13可为马福轮以方便移动或固定，踏板箱3罩在驱动机构9的外部，踏板箱3与基板12固接在一起。

参见图15(a)、(b)，另外，在传动部4的碗体404内壁还固定有角控块18若干，所述角控块18有一定宽度，角控块18内侧设有若干高度各异、厚度不同的台阶1801，角控块18用来对主动部1的运动范围离散限位：当离合舌1051缩入量不同，因台阶1801厚度不同离合舌1051即可依次碰到角控块18高度各异的台阶1801，从而主动部1运动时相对传动部4的倾角范围离散可控。

参考图11、图15，配合参见图3。所述主动部1包括脚踏平板101、脚底板102、传感器103、压簧104。所述脚踏平板101与脚底板102通过传感器103相连接，脚底板102上设有离合机构105及压簧104，脚底板102通过所述离合机构105或压簧104与所述传动部4相连。离合机构105设有可伸缩的离合舌1051若干，离合舌1051控制脚底板102与传动部4的连接状态。离合机构105包括驱动电机、小齿轮、离合齿轮与离合舌1051。驱动电机轴与小齿轮固定相连，电机转动可带动小齿轮转动，小齿轮与离合齿轮啮合运动，离合齿轮上设有非同心的驱动凹槽，离合舌1051的后端与驱动凹槽活动连接，从而当离合齿轮转动时，可推动离合舌1051的前端伸出或缩入，以控制主动部1与传动部4的离合，且当离合齿轮转动角度变化时，离合舌1051的伸出或缩入量会随之改变。

当离合舌1051伸出，主动部1与传动部4通过离合机构105则相连，此时若驱动机构9通过伸缩万向节7驱动传动部4运动则可带动与之相连的主动部1进行运动，从而驱动人体进行被动动态平衡训练；若驱动机构9静止，则传动部4也可停止不动，从而与之相连的主动部1也静止不动，此时人体可站立在有一定倾角的主动部1上进行静态平衡训练。当离合舌1051缩入，离合机构105使主动部1外周边与传动部4脱离，此时传动部4与主动部1通过压簧104相连时，控制传动部4停止运动，人体则可驱动主动部1克服压簧104的阻力进行主动动态平衡训练，此时传动部4可能放平，也可能倾斜，如果传动部4倾斜则人体主动动态平衡训练所克服的压簧104的阻力各方向不均匀。

另外，踏板箱3内设有电控板，传感器103与电控板电连接，驱动机构9、离合机构105及传感器103与电控板电连接，电控板又与触屏一体机17电相连，从而可获取传感器103所采集到的信号及控制驱动机构9和离合机构105的运动。

另外，主动部1的中央还设有陀螺仪106，配合相关程序软件，陀螺仪106可实时监测主动部1的倾角角度及训练时的角速度、角加速度等。

本发明通过驱动机构9的径向运动机构901和周向运动机构902控制，驱动传动部4运动，进而通过离合机构105控制主动部1运动。其中，径向运动机构901控制主动部1上的脚踏平板101的倾角，周向运动机构902控制脚踏平板101的朝向。最终本发明可实现：

1、被动态的人体动态平衡训练

(1)被动态左右摆动：当周向运动机构902控制从动齿轮9021转动，把径向运动机构901相对人体左右放置时，周向运动机构902不动。径向运动机构901的运动部件9011周期往返运动的情况下，可通过传动部4驱动主动部1做左右摆动，进而带动人体进行左右摆动的被动动态平衡训练，此时人体重心在额状面内呈左右向的圆弧线运动。

被动态左右摆动的效果图如图8(a)、(b)、(c)所示。

若径向运动机构901的运动部件9011的行程不同，则主动部1的脚踏平板101的倾角变化范围随之不同，从而可控制训练角度变化范围，以适应不同患者、同一患者不同康复阶段的需求。主动部1的倾角α，由径向运动机构901的运动部件9011离从动齿轮9021的(转动)中心轴线的距离r决定，计算公式为：α＝arctan(r/h)，其中h为高度(万向节中心点到运动部件9011的轨迹线之间的距离——点到线的距离)，对既定设备h为常数，其计算示意图如图13所示。

(2)被动态前后摆动：当周向运动机构902控制从动齿轮9021转动，把径向运动机构901相对人体前后放置时，周向运动机构902不动，径向运动机构901的运动部件9011周期往返运动的情况下，可通过传动部4驱动主动部1做前后摆动，进而带动人体进行前后摆动的被动动态平衡训练，此时人体重心在矢状面内呈前后向的圆弧线运动。

被动态前后摆动的效果示意图如图9(a)、(b)、(c)所示。

(3)被动态斜向摆动：当周向运动机构902控制从动齿轮9021转动，把径向运动机构901相对人体左前-右后或右前-左后斜向放置时，周向运动机构902不动，径向运动机构901的运动部件9011周期往返运动的情况下，可通过传动部4驱动主动部1做斜向的摆动，进而带动人体进行斜向摆动的被动动态平衡训练，此时人体重心呈斜向的圆弧线运动，圆弧线所在平面与矢状面或额状面成一定夹角。

(4)被动态摇晃运动：当径向运动机构901的运动部件9011停在一定位置不动，周向运动机构902控制从动齿轮9021做圆周旋转时，可通过传动部4驱动主动部1做圆周摇晃运动，进而带动人体进行被动摇晃运动的动态平衡训练，此时人体重心在水平面内呈圆周线运动。

被动态摇晃运动的效果示意图如图10(a)、(b)、(c)、(d)所示。

(5)被动态混合摇摆运动：当周向运动机构902控制从动齿轮9021转动，同时从动齿轮9021上的径向运动机构901的运动部件9011也控制在动的情况下，通过传动部4驱动主动部1做摇和摆的混合动，进而带动人体进行混合式的被动动态平衡训练，此时人体重心包括呈椭圆运动、多边形运动、花瓣形运动、放射线运动等。

2、主动态的人体动态平衡训练

径向运动机构901的运动部件9011停在从动齿轮9021的中心时，主动部1的脚踏平板101上表面水平，此时释放离合机构105的离合舌1051，主动部1与传动部4仅通过压簧104相连，即可进行人体主动动态平衡训练，当人体踩踏脚踏平板101时，通过传感器103将踏力传递到脚底板102，进而压缩压簧104，实现克服压簧104弹力进行人体抗阻的主动训练。人体主动动态平衡训练的主动部1等相关机构的效果示意图如图12所示。

当运动部件9011未停在从动齿轮9021的中心时，主动部1的脚踏平板101上表面倾斜，此时释放离合机构105的离合舌1051使主动部1与传动部4仅通过压簧104相连时，人体可进行主动动态平衡训练，但所克服的压簧104的阻力各方向不均匀。

配合传感器103、触屏一体机17及虚拟游戏，可反馈训练情况、进行互动虚拟游戏训练，提高患者训练的主动性和积极性，提升康复效果，促使尽早回归社会。

3、人体静态平衡训练

(1)脚踏平板水平放置：径向运动机构901的运动部件9011停在从动齿轮9021的中心时，主动部1的脚踏平板101上表面水平，此时闭合离合机构105的离合舌1051，使主动部1的脚底板102与传动部4固定相连，压簧104不起作用，此时人体踩踏脚踏平板101即可进行人体静态平衡训练，训练平面为水平放置的脚踏平板101与脚底板102，脚踏平板101与脚底板102之间设有人体重心检测传感器103。

(2)脚踏平板倾斜一定角度：首先，径向运动机构901的运动部件9011停在从动齿轮9021的中心时，主动部1的脚踏平板101上表面水平，此时闭合离合机构105的离合舌1051，使主动部1的脚底板102与传动部4固定相连，压簧104不起作用；之后驱离运动部件9011不停在从动齿轮9021的中心，脚踏平板101及脚底板102与水平面呈一定夹角，此时人体踩踏脚踏平板101即可进行倾斜面的人体静态平衡训练。

本发明采用底部驱动，克服现有旋转驱动装置与训练平台一起运动所造成的脚踏平板臃肿、对传感器测量造成的振动干扰等问题；通过处理传感器信号可获得(人体)重心位置，且通过触屏一体机可实时反馈重心轨迹并做记录；是集主被动为一体、静动态训练为一体、倾斜-水平面训练为一体的具有一机多用，利用率高等优点的综合性平衡训练系统。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。