本發明涉及人體平衡感檢測技術，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：

在日常生活中，不論是簡單的走路或是從事復雜性的運動(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，非常容易出現傾斜摔倒等問題，這將對其生活質量、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，現實生活中尚且缺少一種檢測裝置和方法對其進行定量的檢測和評估。

因此，亟待開發一種能夠有效測試人體平衡感知能力的裝置，以便及時準確地了解患者的狀態，便于進一步采取對應的措施或開展針對性的康復訓練。

技術實現要素：

為此，本發明提出了一種測試人類平衡感知能力的裝置及方法。

本發明測試人類平衡感知能力的裝置，其技術方案包括測試臺，所不同的是：

1、所述測試臺下方設有半圓球體，圍繞半圓球體圓周均布設有支撐柱，所述測試臺的底部上圓周均布設有支撐輪架，各支撐輪架上均設有牛眼輪，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有使測試臺作俯仰、或橫滾、或偏航運動的驅動機構，所述驅動機構包括通過驅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、各驅動輪架上均設有驅動單排全向輪轉動的電機和檢測單排全向輪轉動參數的編碼器。

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

上述結構中，三個單排全向輪采用三個電機分別驅動，三個單排全向輪各自產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。

上述結構中，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作用。

為分擔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。

牛眼輪常規上設置三個，三個牛眼輪間隔設置在三個單排全向輪之間。

進一步，各壓縮彈簧均向內斜置而形成對測試臺的斜向支撐。

為進一步提高安全性，所述電機通過蝸輪蝸桿傳動副驅動單排全向輪轉動，在未通電時可形成自鎖。

本發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，通過示教指導患者學習操縱全向控制手柄的正確方法。

2、設置測試臺的軌跡，啟動電機驅動單排全向輪轉動，測試臺在三個單排全向輪摩擦驅動下于半圓球體的球面上按預先設定的軌跡運動。

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、改變測試臺設置的軌跡，重復上述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先設定好的運動軌跡進行對比，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)等相關參數，并根據平衡感的評估模型，求解出患者平衡感知能力指數。

本發明的有益效果：

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

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

3、本發明裝置中，采用的壓縮彈簧能起到緩沖減震作用，驅動電機組件內含蝸輪蝸桿機構，在未通電時可以自鎖，兩者都有助于保護患者安全使用。

4、本發明能快速有效測試人體平衡感知能力，有利于醫生及時準確地了解患者的狀態，為進一步采取對應的防護措施或開展針對性的康復訓練提供依據。

附圖說明

圖1為本發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構示意圖。

圖3為圖1實施方式中全向輪的結構示意圖。

圖號標識：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、驅動輪架；11、電機；12、編碼器；13、蝸輪蝸桿傳動副；14、底座。

具體實施方式

下面結合附圖所示實施方式對本發明的技術方案作進一步說明。

本發明測試人類平衡感知能力的裝置，其結構包括測試臺1，所述測試臺1通過滾輪機構水平設置在半圓球體2的球面上，并由輔助支撐機構形成保護，測試臺1與半圓球體2之間設有可使測試臺1作俯仰運動、或橫滾運動、或偏航運動的驅動機構，測試臺1上設有一把座椅7，所述座椅7的扶手上設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。所述滾輪機構包括圓周均布的三個牛眼輪5，各牛眼輪5于對應的支撐輪架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。

所述輔助支撐機構包括圍繞半圓球體2布置的六根支撐柱3，六根支撐柱3于底座14上設立，所述底座14為與半圓球體2相連的整體結構，各支撐柱3上設有向內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。

所述驅動機構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通過各自對應的驅動輪架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；各驅動輪架10上均設有電機11，所述電機11通過蝸輪蝸桿傳動副13驅動對應單排全向輪9的一端輪軸轉動，各驅動輪架10上還設有通過另一端輪軸檢測單排全向輪9轉動參數的編碼器12，如圖1、圖3所示。

本發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，通過示教指導患者學習操縱全向遙控手柄8的正確方法。

2、設置測試臺1的運動軌跡，啟動電機11驅動單排全向輪9轉動，測試臺1在三個單排全向輪9摩擦驅動下于半圓球體2的球面上按預先設定的軌跡運動。

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設置的軌跡，重復上述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預先設定好的運動軌跡進行對比，計算出兩者的絕對誤差、或相對誤差、或平均誤差、或均方差等相關參數，根據平衡感的評估模型，求解出患者平衡感知能力指數。