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一种肩背运动辅助设备、系统及控制方法

泰然健康网
2025-06-20 12:33

本发明涉及运动医学，更具体的说是涉及一种肩背运动辅助设备、系统及控制方法。

背景技术：

1、目前，运动医学作为一个跨学科的领域，它融合了医学、生物力学、物理治疗学、运动科学、营养学和心理学等多个学科的知识，全面关注运动和相关身体活动在促进健康和预防及治疗疾病中的角色。通过运用这些跨学科的知识，运动医学专注于利用运动作为一种辅助预防和辅助治疗手段，研究如何通过适当的体育训练、预防措施和运动技巧来降低运动伤害的风险。

2、具体到教育体系中，从幼儿园到大学，对运动医学知识的普及和应用都至关重要。这不仅能提高运动员和普通运动参与者的安全性和运动表现，还有助于促进整个社会的健康生活方式和提高长期健康水平。运动医学的原则和实践被用来设计定制化的运动计划，特别是针对老年人群体，帮助他们维持和改善身体机能，这对于应对社会的老年化问题具有重要意义。

3、在临床研究和流行病学调查方面，运动医学揭示了不良的工作姿势和重复性肩颈活动与多种肌肉骨骼疾病之间的显著关联。

4、由于肩关节具有人体中最大的活动范围且稳定性较差，它很容易受伤。为了确保运动者可以健康地从事这些活动，运动医学领域的研究不仅包括辅助设备的设计与应用，也深入到肩关节的生物力学研究、肩部肌肉群的训练方法、运动技巧的优化以及运动后的恢复实践。

5、但是，不同用户的体型和肌肉结构存在差别，用户在肩背运动中存在姿势不正确及训练不到位的问题。

6、因此，如何提供一种专门针对肩背运动的辅助设备，能够适应不同用户的体型和肌肉结构，满足个体差异和特定需求，以便于为用户在肩背运动中提供健康管理，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种肩背运动辅助设备、系统及控制方法以解决背景技术中提到的部分技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种肩背运动辅助设备，包括支撑主体、固定组件、转动源、执行组件、监测组件和控制组件；

4、转动源、监测组件、控制组件和执行组件均设于支撑主体上；

5、转动源、监测组件和固定组件均与控制组件连接，转动源与执行组件连接；

6、固定组件，用于将用户身体的至少一个部位与支撑主体进行固定；

7、转动源，用于为执行组件提供动力；

8、执行组件，用于引导用户进行运动；

9、监测组件，包括多个传感器，分别设于转动源、固定组件和执行组件上，用于通过传感器监测转动源、固定组件和执行组件的状态数据，并传输至控制组件；

10、控制组件，用于根据用户输入命令和/或监测组件发送的状态数据，向转动源和固定组件发送控制指令，以调整转动源的动力输出和固定组件的施加力。

11、优选的，控制组件包括控制单元和输入器；

12、控制单元存储多个预设程序，用于供用户选择或调整运动参数，根据预设程序或用户自主输入数据并结合监测组件发送的状态数据，调整转动源的运动，辅助用户完成动作；

13、输入器，用于用户根据自身实际需求自主输入运动参数或通过控制单元存储的预设程序进行选择或调整运动参数。

14、优选的，转动源包括电机和减速机，电机分别与执行组件和减速机连接；

15、监测组件包括磁编码器，用于检测电机的转速和位置并发送至控制组件；

16、电机和减速机根据控制组件发送的控制指令调整电机的运行速度和输出扭矩以驱动执行组件动作。

17、优选的，执行组件包括运动组件，运动组件包括运动关节、滑轨和连杆机构；

18、运动关节通过轴承或转轴与支撑主体连接，运动关节用于在特定轴线上旋转和/或滑动；

19、滑轨固定在支撑主体上，运动关节与滑轨连接，滑轨用于使运动关节沿着特定路径移动；

20、连杆机构的各个部件之间通过铰链和/或转轴连接，使得各个部件之间进行相对运动；

21、运动关节通过连杆机构与滑轨连接，滑轨通过连杆机构与支撑主体连接；

22、运动关节在电机的驱动下进行旋转或滑动，通过连杆机构转化为复杂的运动模式，连杆机构沿着支撑主体上的滑轨移动，引导用户进行运动。

23、优选的，执行组件还包括刹车组件，监测组件包括倾角传感器；

24、刹车组件通过用户手动操作触发进行刹车轮固定；

25、和/或，

26、监测组件通过倾角传感器检测支撑主体的倾斜角度并传输至控制组件，倾斜角度超出预设的安全阈值时，控制组件发送触发信号激活刹车组件进行自动刹车。

27、优选的，监测组件还包括但不限于温度传感器、速度传感器、距离传感器、光学传感器、生物阻抗传感器、肌电图传感器、肩部记录器和力传感器。

28、优选的，力传感器包括但不限于重力传感器、动态应力传感器和压力传感器；

29、重力传感器安装在设备的底部，用于测量设备所受的重力、设备在运动过程中的动态变化及用户的体重；

30、动态应力传感器安装在固定组件接触点、肩背辅助设备的背靠点及活动关节处，用来测量设备施加给用户的力或用户施加在设备上的力；

31、压力传感器用于测量足底与平面接触时的压力分布。

32、优选的，一种肩背运动辅助设备，还包括加热组件，分布于与用户身体接触处的支撑主体上，用于通过加热元件为用户与支撑主体接触部位加热。

33、一种肩背运动辅助系统，包括所述的一种肩背运动辅助设备，处理分析单元和存储单元；

34、处理分析单元，用于获取肩背运动辅助设备的监测组件的数据，并根据预设的算法进行分析处理，并将分析处理完的数据反馈至控制组件，控制组件根据分析处理完的数据生成控制指令；

35、存储单元，用于储存系统固件、原始数据、临时数据、分析结果、用户设置中的至少一种，以便用户快速访问。

36、一种肩背运动辅助设备的控制方法，基于所述的一种肩背运动辅助设备，包括：

37、用户输入运动参数或选择运动模式，并启动肩背运动辅助设备；

38、接收用户的输入指令，并将输入指令转换成控制指令，以控制引导用户执行动作；

39、实时检测获取肩背运动辅助设备的运动状态或用户运动状态的数据；

40、根据实时检测的运动状态数据生成优化的控制指令以调整设备的运行参数，辅助调整用户的动作。

41、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种肩背运动辅助设备、系统及控制方法，按照人体工程学原理进行设计，通过结合先进的传感技术和智能控制技术，能够适应不同用户的体型和肌肉结构，具备多种调节机制辅助用户进行运动，以满足个体差异和特定需求，并通过数据分析为用户提供健康管理，实现了设备性能的显著提升和用户使用体验的优化，解决肩背运动中用户姿势不正确及训练不到位的问题，以便于通过运动医学改善用户的身体机能；

42、具体的：首先，本发明通过采用先进的传感器和控制单元，能够实时接收并处理设备的运行数据，实现了设备运行参数的精确调整，以优化用户的使用体验；其次，通过引入手动和自动双重刹车机制，既保障了用户的直接控制权，又实现了设备的安全智能化，能够在设备出现异常运动或不稳定状态时迅速响应，保障用户的安全；最后，监测组件能够实时监测设备的倾斜角度并与控制组件联动，实现了设备状态的精确控制和实时调整，进一步提升了设备的运行精度和安全性。