具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请提出一种新的融合训练模式，将其应用在康复训练设备上，上下肢肢体康复训练设备是通过电机驱动带动存在运动功能障碍的四肢进行持续、重复地圆周、屈伸运动训练，以提高用户肢体肌肉力量、关节活动度及心肺功能等目的。本申请所提出的主被动康复训练系统其包含被动、助力和抗阻三种训练模式，依靠现有的控制方式无法实现本专利系统所要求的模式切换功能。该产品具有抗阻训练模式、被动训练模式、助动训练模式及智能切换训练模式，可适用于不同程度的肢体运动功能障，应用对象可覆盖多年龄段，操作简单，使用方便。

融合复合训练系统包括：

初始运动模块，用于作为康复人员初始阶段的运动控制单元，获取康复人员的身体数据。一般情况下初始运动模块用于当康复人员需要进行康复训练前的数据录入工作或者数据调取工作，假定每个康复人员都有一个对应的唯一数据库，将其所有的康复训练的过往数据以及之前所受伤的数据均录入其中，在每一次康复人员准备康复训练时，都可以根据过往数据给出比较合适的运动初始速度。

训练模块，包含有多个模式的训练模型：

作为一个具体的实施例，训练模块包含了三种模块：

被动训练模块M1,固定训练速度：可以是采用一直固定不变的速度，也可以是根据康复人员的身体状态所给出的固定速度。

助力训练模块M2,对康复人员施加正向作用力，提供运动助力：助力训练模块用于对康复人员施加一个助力速度，降低康复人员需要主动发力的过程。

抗阻训练模块M3,对康复人员施加反向作用力，施加运动阻力：抗阻训练模块属于进阶式的训练，用于对康复人员施加一个阻力，提高康复人员主动发力的过程。

整个系统内部设置有肢体实时力反馈监控模块，用于获取康复人员多个肢体部位的实时力反馈数据，并融合成一个力反馈数据，力反馈数据的实时测量，对于三种训练模块来说，均可以实现反馈作用，进行内部速度的调整，以尽量提高整个康复训练的效果。

模式切换模块，获取肢体实时力反馈监控模块所获取的力反馈数据后对训练模块中的不同训练模型进行平滑切换。模块切换模块一直在根据肢体实时力反馈监控模块所获取的数据进行计数，以用于在三种模块之间进行平滑切换。

作为一个具体的实施例，模式切换模块内设有交互模块，用于实时显示当前康复训练的训练数据；交互模块还用于获取人为操控数据并反馈至模式切换模块。

训练模块中被动训练模块作为初始训练的起始模式。一般训练开始后，首先被动训练模块开始运行，由训练人员设置训练速度为Vs，单位rad/min，该训练速度Vs同时作为当前训练下被动训练模式的速度Vp。

然后对用户肢体的实时力进行监测反馈给肢体实时力反馈监控模块，具体地，肢体实时力反馈监控模块的前端数据采集基本上采用多个力学传感器去获取数据。

根据当前力反馈数据去修正是否需要调整训练模式，据此得到当前应该调整的控制模式为被动训练模块M1或助力训练模块M2。

模式切换模块针对所获取的力反馈数据在达到预设值的情况下，将当前的训练模式由被动训练模块M1切换至助力训练模块M2，速度切换为Va。

进入助力训练模块M2后，在每个助力训练模块M2的控制周期内，肢体实时力反馈监控模块获取用户实时力测量值，助力训练模块M2对当前的运行速度进行调整，助力训练模块内助力速度与实时力反馈数据呈二次抛物线关系，具体地Va＝Kt*Vs+Ka*Kv*(Tn/Tm)²,其中，Ka为康复人员设置助力等级，Tn为康复人员实时力测量值，Kt为助力基础速度系数，Kv为速度变化率，Tm为参考肌力值，且Kt、Kv、Tm为参考肌力值均采用预设数值的方式固定。该模式提供基础速度作为助力基准，在该基础上，助力等级越高，运动越轻松；实时力越大，速度越快，用以模拟助力体感，提升助力效果。

在助力训练模块M2的训练过程中，如果控制模式变为被动训练模块M1，则速度变为Vp，或者当实时速度值大于90rad/min时，计数变量p就会累加，在p大于10后(10作为预设的次数预设值，依据实际设定，本实施例中将其设置为10)，控制模式变为抗阻训练模块M3，速度切换为抗阻训练速度Vr。

在进入抗阻训练模块M3后，在每个控制周期内，抗阻训练速度Vr根据用户实时力测量值进行调整，抗阻训练模块内阻抗速度与实时力反馈数据呈线性关系。具体地Vr＝Vp+Tn*L/(Kr/r)/Kt,其中，Tn表示实时检测力，Kr表示抗阻等级且取值范围为[1,r]，L表示执行器臂长，Kt为速度变化率；目标速度值得调整依据抗阻等级和实时检测力，抗阻等级越高，速度的变化率越慢，抗阻运动越费力；实时检测力越大，速度越快。通过速度变化，强化训练体验和训练效果。

在过程中，如果控制模式变为被动训练模块M1，则速度变为Vp。由此，用户在训练过程中可自由完成被动模式、助力模式和抗阻模式之间的切换，无需治疗师等陪护人员参与，可实现较好的肢体康复效果，并有利于治疗师对用户肢体情况的评估诊断。

本专利提出的多模式融合训练算法，不同之处在于现有设备存在训练过程中助力/抗阻体感不强，运动不连贯等问题，本专利基于速度的控制，通过速度的变化率调节，实现了流畅运动，训练体感更明显，并可以应用于类似需要多模式切换运动的设备。本系统可以满足市场上存在的主被动康复训练设备中需要的模式切换功能，训练难度非线性梯度设置，训练模式自由选择组合，模式切换依据用户肢体力量实时反馈，帮助用户提供更佳的训练体验以及康复训练效果。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。