一种下肢运动器及控制方法

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，尤其涉及一种下肢运动器及控制方法。

背景技术

在我国，每年因意外事故、疾病和机体老化等因素造成肢体功能障碍或残疾的用户日益增多，这些用户给家庭和社会带来巨大的负担，因此，十分有必要针对肢体康复开发出一套有效的疗法；临床实践证明，运动训练法是一套十分有效的康复训练方法，它通过在康复器材上对下肢进行锻炼，刺激用户运动神经和肌肉，让用户进行足够的重复性活动，最终达到康复的目的。

现有的技术中，下肢训练的器械大多是关节驱动型、腿杆驱动型和足底驱动型；这些类型的下肢训练器械要么缺少姿态调整能力，要么结构设计不合理，运动空间受到限制，无法满足用户的不同训练需求。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种下肢运动器，以解决现有下肢训练装置结构设计不合理和运动空间受限导致无法实现多种姿态的空间运动及无法满足用户的不同训练需求等问题。

本发明提供一种下肢运动器，包括：

腰部支架，

第一姿态转换机构，其设置有两组，两组所述第一姿态转换机构分别位于所述腰部支架的左侧和右侧；每组所述第一姿态转换机构的一端固定设置，另一端与腰部支架可活动连接；两组所述第一姿态转换机构可使所述腰部支架处于站姿、坐姿或介于所述站姿和坐姿之间的任一姿态；

腿杆运动机构，其包括腿杆组件，所述腿杆组件设置有两组，两组所述腿杆组件分别位于所述腰部支架的左侧和右侧，并分别与所述腰部支架可活动连接；两组所述腿杆组件可提供腿部运动的动力。

进一步可选地，每组所述第一姿态转换机构均包括支撑架和支撑杆组件，所述支撑架固定设置；所述支撑杆组件的一端与支撑架可活动连接，另一端与腰部支架可活动连接；

所述腰部支架随所述支撑杆组件可相对所述支撑架向多个方向运动，进而向所述站姿或坐姿或介于所述站姿和坐姿之间的任一姿态转换。

进一步可选地，所述腰部支架随所述支撑杆组件相对所述支撑架向第一方向运动，可向所述站姿转换；所述腰部支架随所述支撑杆组件相对所述支撑架向第二方向运动，可向所述坐姿转换；其中，所述第一方向与第二方向相反。

进一步可选地，两组所述第一姿态转换机构中的支撑杆组件可相对对应的所述支撑架同步运动或不同步运动。

进一步可选地，每组所述第一姿态转换机构的支撑杆组件包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的一端和第二支撑杆的一端均可转动地设置在所述支撑架上，所述第一支撑杆的另一端和第二支撑杆的另一端均与腰部支架铰接连接；

所述第一支撑杆和第二支撑杆相对所述支撑架同步转动，可使所述腰部支架运动。

进一步可选地，在所述第一支撑杆和所述第二支撑杆相对于所述支撑架转动的过程中，所述腰部支架保持水平或所述腰部支架相对于水平面的夹角的变化在阈值范围内；或，

所述第一支撑杆与支撑架的连接点为点A，所述第二支撑杆与支撑架的连接点为点B，所述第二支撑杆与腰部支架的连接点为点C，所述第一支撑杆与腰部支架的连接点为点D；所述点A与点B的连线及点C与点D的连线平行，所述点A与点D的连线及点B与点C的连线平行。

进一步可选地，每组所述第一姿态转换机构各包括一个第一伸缩杆或两组所述第一姿态转换机构中的一组包括一个第一伸缩杆；所述第一伸缩杆的一端固定或可转动设置，所述第一伸缩杆的另一端与所述第一支撑杆和第二支撑杆中的一个铰接连接；

所述第一伸缩杆作伸缩运动，使所述第一支撑杆和第二支撑杆相对所述支撑架同步转动。

进一步可选地，每组所述第一姿态转换机构各包括一个第二伸缩杆或两组所述第一姿态转换机构中的一组包括一个第二伸缩杆；一组所述第一姿态转换机构中，所述第二伸缩杆的一端与所述第一支撑杆和腰部支架中的至少一个可活动连接，所述第二伸缩杆的另一端与所述第二支撑杆和支撑架中的至少一个可活动连接；

所述第二伸缩杆作伸缩运动，使所述第一支撑杆和第二支撑杆相对所述支撑架同步转动。

进一步可选地，每组所述第一姿态转换机构的支撑杆组件包括第三支撑杆，所述第三支撑杆的一端通过转轴可转动地设置在所述支撑架上，所述第三支撑杆的另一端与腰部支架可活动连接；

每组所述第一姿态转换机构还包括第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴与转轴驱动连接；所述第一驱动电机运动，使所述转轴带着所述第三支撑杆相对所述支撑架转动；或，

每组所述第一姿态转换机构还包括第三伸缩杆，所述第三伸缩杆的一端固定或可转动设置，所述第三伸缩杆的另一端与第三支撑杆铰接连接；所述第三伸缩杆作伸缩运动，使所述第三支撑杆相对所述支撑架转动。

进一步可选地，所述第一姿态转换机构还包括支撑杆检测件，所述支撑杆检测件包括支撑杆角度传感器，所述支撑杆角度传感器设置在所述支撑杆组件与支撑架的连接处或所述支撑杆组件与腰部支架的连接处，用于检测所述支撑杆组件相对所述支撑架的角度。

进一步可选地，所述下肢运动器还包括背部支架和第二姿态转换机构；所述背部支架的一端与腰部支架铰接连接，所述第二姿态转换机构设置在所述背部支架与腰部支架之间，所述第二姿态转换机构可使所述背部支架处于坐姿、躺姿或介于所述坐姿和躺姿之间的任一姿态。

进一步可选地，所述第二姿态转换机构包括第四伸缩杆，所述第四伸缩杆的一端与背部支架铰接连接，所述第四伸缩杆的另一端与腰部支架铰接连接；

在所述第一姿态转换机构使所述腰部支架进行姿态转换的情况下，所述第四伸缩杆可作伸缩运动。

进一步可选地，所述腰部支架包括腰部左支架、腰部右支架和位于所述腰部左支架与腰部右支架之间的腰部中支架；一组所述第一姿态转换机构与腰部左支架可活动连接，另一组所述第一姿态转换机构与腰部右支架可活动连接；

一组所述腿杆组件与腰部左支架可活动连接，另一组所述腿杆组件与腰部右支架可活动连接。

进一步可选地，所述腰部左支架和腰部右支架均设置有安装架；所述安装架形成有第一安装部，所述第一安装部包括前后设置的c安装台和d安装台；每组所述第一姿态转换机构的第一支撑杆的一端与对应的c安装台可活动连接，每组所述第一姿态转换机构的第二支撑杆的一端与对应的d安装台可活动连接；

每组所述第一姿态转换机构中，所述支撑架设置有安装座，所述安装座包括前后设置的a安装台和b安装台；所述第一支撑杆的另一端与a安装台可转动连接，所述第二支撑杆的另一端与b安装台可转动连接。

进一步可选地，所述安装架还形成有第二安装部；一组所述腿杆组件与腰部左支架的第二安装部可活动连接，另一组所述腿杆组件与腰部右支架的第二安装部可活动连接；

所述腿杆运动机构还包括腿杆调节单元，所述腿杆调节单元设置有两组，两组所述腿杆调节单元均固定设置；两组所述腿杆调节单元与两组所述腿杆组件一一对应地驱动连接，所述腿杆调节单元可带动对应的所述腿杆组件前后和上下运动。

进一步可选地，所述下肢运动器还包括底座，所述底座上设置有所述支撑架和腿杆调节单元。

进一步可选地，所述腿杆组件与对应的第二安装部通过铰接连接，使所述腿杆组件可相对所述腰部支架前后和左右摆动。

进一步可选地，所述腿杆组件包括大腿杆和小腿杆，所述大腿杆的一端与对应的第二安装部可活动连接，所述大腿杆的另一端与小腿杆的一端铰接连接，所述小腿杆与对应的腿杆调节单元铰接连接；所述小腿杆可带动所述大腿杆运动；或，

所述腿杆组件包括腿直杆，所述腿直杆的一端与对应的第二安装部可活动地连接，所述腿直杆的另一端与对应的腿杆调节单元铰接连接。

进一步可选地，所述大腿杆与小腿杆之间设置有限位结构，用于避免所述小腿杆出现反关节。

进一步可选地，所述大腿杆包括第一大腿杆和第二大腿杆，所述第一大腿杆和第二大腿杆可滑动地连接；所述第一大腿杆远离所述第二大腿杆的一端与对应的第二安装部可活动地连接，所述第二大腿杆远离所述第一大腿杆的一端与小腿杆铰接连接；和/或，

所述小腿杆包括第一小腿杆和第二小腿杆，所述第一小腿杆和第二小腿杆可滑动地连接；所述第一小腿杆远离所述第二小腿杆的一端与大腿杆铰接连接，所述第二小腿杆的另一端与腿杆调节单元铰接连接。

进一步可选地，所述腿杆运动机构还包括腿杆检测组件，所述腿杆检测组件包括髋关节角度传感器和膝关节传感器；所述髋关节角度传感器设置在所述大腿杆和第二安装部的连接处，用于检测所述大腿杆相对所述腰部支架的角度；所述膝关节角度传感器设置在所述大腿杆和小腿杆的连接处，用于检测所述小腿杆相对所述大腿杆的角度。

进一步可选地，所述腿杆运动机构还包括踏板组件，所述踏板组件包括下层踏板和上层踏板，所述下层踏板与所述小腿杆的另一端铰接连接；所述上层踏板和下层踏板通过弹性件连接；或，

所述上层踏板设置在所述下层踏板上且所述上层踏板为弹性件；或，

所述上层踏板可滑动地设置在所述下层踏板上。

进一步可选地，所述腿杆运动机构还包括踏板检测组件，所述踏板检测组件包括踝关节角度传感器和压力传感器；所述踝关节角度传感器设置在所述小腿杆与下层踏板的连接处，用于检测所述下层踏板相对所述小腿杆的角度；所述压力传感器设置在所述上层踏板与下层踏板之间，用于检测所述下层踏板的受力大小。

本发明还提供一种下肢运动器的控制方法，所述下肢运动器为上述任一项所述的下肢运动器；所述控制方法包括：

获取用户指令；

根据所述用户指令确定所述腰部支架目标运动模式和腿杆组件目标运动模式；

根据所述腰部支架目标运动模式控制所述腰部支架运动至腰部支架目标位置；

根据所述腿杆组件目标运动模式控制所述腿杆组件运动至腿杆组件目标位置；

其中，所述腰部支架目标位置包括所述腰部支架的站姿位置、坐姿位置或介于所述站姿位置和坐姿位置之间的任一姿态位置。

进一步可选地，所述第一姿态转换机构包括支撑架和支撑杆组件，所述支撑架固定设置；所述支撑杆组件的一端与支撑架可活动连接，另一端与腰部支架可活动连接；所述根据所述腰部支架目标运动模式控制所述腰部支架运动至腰部支架目标位置包括：

根据所述腰部支架目标运动模式对应的腰部支架目标位置确定所述支撑杆组件目标角度；

控制所述支撑杆组件运动至所述支撑杆组件目标角度；

其中，所述支撑杆组件目标角度是所述支撑杆组件相对所述支撑架的目标角度；所述支撑杆组件目标角度包括与所述站姿位置对应的站姿目标角度、与所述坐姿位置对应的坐姿目标角度、及与介于所述站姿位置和坐姿位置之间的中间姿态位置对应的中间目标角度。

进一步可选地，所述控制所述支撑杆组件运动至所述支撑杆组件目标角度包括：

控制所述支撑杆组件转动并实时获取所述支撑杆组件的支撑杆组件当前角度；

对比所述支撑杆组件当前角度和站姿目标角度；在所述支撑杆组件当前角度和站姿目标角度相等的情况下，控制所述支撑杆组件停止转动；或，

对比所述支撑杆组件当前角度和坐姿目标角度；在所述支撑杆组件当前角度和坐姿目标角度相等的情况下，控制所述支撑杆组件停止转动；

其中，所述支撑杆组件当前角度是所述支撑杆组件相对所述支撑架的当前角度。

进一步可选地，所述腿杆组件包括大腿杆和小腿杆,所述大腿杆的一端与小腿杆的一端铰接连接；所述根据所述腿杆组件目标运动模式控制所述腿杆组件运动至腿杆组件目标位置包括：

根据所述腿杆组件目标运动模式对应的用户脚部目标位置确定大腿杆目标角度并控制所述腿杆组件的大腿杆运动至所述大腿杆目标角度；

根据所述腿杆组件目标运动模式对应的用户脚部目标位置确定小腿杆目标角度并控制所述腿杆组件的小腿杆运动至所述小腿杆目标角度；

其中，所述大腿杆目标角度是所述大腿杆相对所述腰部支架的目标角度，所述小腿杆目标角度是所述小腿杆相对所述大腿杆的目标角度。

进一步可选地，所述控制所述腿杆组件的大腿杆运动至所述大腿杆目标角度包括：

实时获取所述大腿杆的大腿杆当前角度；

对比所述大腿杆当前角度和大腿杆目标角度；

在所述大腿杆当前角度和大腿杆目标角度的情况下，控制所述大腿杆停止运动；

其中，所述大腿杆当前角度是所述大腿杆相对所述腰部支架的当前角度。

进一步可选地，所述控制所述腿杆组件的小腿杆运动至所述小腿杆目标角度包括：

实时获取所述小腿杆的小腿杆当前角度；

对比所述小腿杆当前角度和小腿杆目标角度；

在所述小腿杆当前角度和小腿杆目标角度的情况下，控制所述小腿杆停止运动；

其中，所述小腿杆当前角度是所述小腿杆相对所述大腿杆的目标角度。

本发明还提供一种下肢运动器的控制方法，所述下肢运动器为上述所述的下肢运动器；所述控制方法包括：

获取所述下层踏板在竖直方向上的压力Fy和在水平方向上的压力Fx；

确定所述Fy所在的竖直压力区间和所述Fx所在的水平压力区间；

根据所述Fy所在的竖直压力区间和所述Fx所在的水平压力区间确定用户脚部的目标方向；

根据所述目标方向控制所述大腿杆和小腿杆运动。

进一步可选地，所述控制所述大腿杆和小腿杆运动包括：

再次获取所述Fy和Fx；

并根据所述Fy所在的竖直压力区间和所述Fx所在的水平压力区间实时更新用户脚部的目标方向；

在所述Fy和Fx在预设时长内均保持不变的情况下，控制所述大腿杆和小腿杆停止运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要在于：

第一姿态转换机构可使腰部支架处于站姿、坐姿或介于站姿和坐姿之间的任一姿态，扩大了运动空间，可实现多种姿态和大范围的空间运动；腿杆组件可提供腿部运动的动力，使用户的腿部可灵活运动；训练模式多样，可满足不同用户及同一用户的不同训练需求，解决现有下肢训练装置(例如，足底驱动型训练装置)结构设计不合理和运动空间受限导致无法实现多种姿态的空间运动及无法满足用户的不同训练需求的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1和图2为本发明一种实施例提供的下肢运动器(无腰部支架和背部支架)实施例结构示意图；

图3为本发明一种实施例提供的腿杆调节单元实施例结构示意图；

图4为本发明一种实施例提供的腰部支架和背部支架实施例装配结构示意图；

图5和图6为本发明一种实施例提供的下肢运动器(有腰部支架和背部支架)实施例结构示意图；

图中：

11-底座；12-腰部支架；121-腰部左支架；122-腰部中支架；123-腰部右支架；

2-安装架；21-第一安装部；22-第二安装部；

3-第一姿态转换机构；31-支撑架；321-第一支撑杆；322-第二支撑杆；33-安装座；341-伸缩主杆；342-第一伸缩副杆；343-第二伸缩副杆；

4-腿杆组件；41-大腿杆；42-小腿杆；

51-前后调节单元；511-第一滑座；512-第一丝杆；513-第一滑块；52-上下调节单元；521-第二滑座；522-第二丝杆；523-第二滑块；

61-背部支架；62-第二姿态转换机构；63-踏板组件。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

现有的技术中，下肢训练的器械大多是关节驱动型、腿杆驱动型和足底驱动型；这些类型的下肢训练器械要么缺少姿态调整能力，要么结构设计不合理，运动空间受到限制，无法满足用户的不同训练需求；

本发明创造性地提供一种下肢运动器,包括腰部支架、第一姿态转换机构和腿杆运动机构，第一姿态转换机构设置有两组，两组第一姿态转换机构分别位于腰部支架的左侧和右侧；每组第一姿态转换机构的一端固定设置，另一端与腰部支架可活动连接；两组第一姿态转换机构可使腰部支架处于站姿、坐姿或介于站姿和坐姿之间的任一姿态；腿杆运动机构包括腿杆组件，腿杆组件设置有两组，两组腿杆组件分别位于腰部支架的左侧和右侧，并分别与腰部支架可活动连接；两组腿杆组件可提供腿部运动的动力；

扩大了运动空间，可实现多种姿态和大范围的空间运动；训练模式多样，可满足不同用户及同一用户的不同训练需求，解决现有下肢训练装置结构设计不合理和运动空间受限导致无法实现多种姿态的空间运动及无法满足用户的不同训练需求的问题。

实施例1

<第一姿态转换机构>

如图1、图2和图4所示，第一姿态转换机构3设置在底座11和腰部支架12之间，第一姿态转换机构3设置有两组，两组第一姿态转换机构3分别位于腰部支架12的左侧和腰部支架12的右侧。两组第一姿态转换机构3可使腰部支架12处于站姿、坐姿或介于站姿和坐姿之间的任一姿态；

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中，底座11采用平板式，底座11的底部设置有车轮，利于下肢运动器的移动；腰部支架12整体呈U型结构且包括依次设置的腰部左支架121、腰部中支架122和腰部右支架123，腰部支架12的开口朝向前侧；一组第一姿态转换机构3设置在腰部左支架121与底座11之间且该组第一姿态转换机构3的一端固定设置在底座11上，另一端与腰部左支架121可活动连接；另一组第一姿态转换机构3设置在腰部右支架123与底座11之间且该组第一姿态转换机构3的一端固定设置在底座11上，另一端与腰部右支架123可活动连接；

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中，每组第一姿态转换机构3均包括支撑架31和支撑杆组件，支撑架31设置在底座11上且支撑架31与底座11固定连接；支撑杆组件的一端与支撑架31可活动连接，支撑杆组件的另一端与腰部支架12可活动连接；

腰部支架12随支撑杆组件可相对支撑架31向多个方向运动，进而向站姿或坐姿或介于站姿和坐姿之间的任一姿态转换；

进一步，腰部支架12随支撑杆组件相对支撑架31向第一方向运动，可向站姿转换；腰部支架12随支撑杆组件相对支撑架31向第二方向运动，可向坐姿转换；其中，第一方向与第二方向相反；

例如，腰部支架12随支撑杆组件相对支撑架31的运动包括向前运动、向后运动、向上运动和向下运动；腰部支架12随支撑杆组件相对支撑架31的运动可以是向前运动、向后运动、向上运动和向下运动中的任一种运动，或向前运动和向后运动中的一种运动及向上运动和向下运动中的一种运动的组合；

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中，腰部支架12随支撑杆组件相对支撑架31向前和向上运动，可向站姿转换；腰部支架12随支撑杆组件相对支撑架31向后和向下运动，可向坐姿转换；通过第一姿态转换机构3可调节腰部支架12的上下位置和前后位置，以适应不同身高的用户或不同姿态的用户。

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中，两组第一姿态转换机构3中的支撑杆组件可相对对应的支撑架31同步运动或不同步运动.

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中,针对支撑杆组件结构复杂的问题，本实施例提出，每组第一姿态转换机构3的支撑杆组件包括第一支撑杆和321第二支撑杆322，第一支撑杆321的一端和第二支撑杆322的一端均可转动地设置在支撑架31上，第一支撑杆321的另一端和第二支撑杆322的另一端均与腰部支架12铰接连接；第一支撑杆321和第二支撑杆322相对支撑架31同步转动，可使腰部支架12运动；

在第一支撑杆321和第二支撑杆322相对于支撑架31转动的过程中，腰部支架12保持水平或腰部支架12相对于水平面的夹角的变化在阈值范围内；该阈值范围的设置意在限制腰部支架12相对于水平面的夹角的变化始终较小，例如，腰部支架12相对于水平面的夹角接近于0，或，腰部支架12相对于水平面的夹角的变化在[0°，5°]之间。换言之，通过该阈值范围的设计，在腰部支架12运动过程中，腰部支架12始终维持或接近其原来的姿态(只不过是腰部支架12的前后左右的位置发生了变化)。

第一支撑杆321与支撑架31的连接点为点A；第一支撑杆321与腰部支架12的连接点为点D；第二支撑杆322与支撑架31的连接点为点B；第二支撑杆322与腰部支架12的接点为点C；点A与点B的连线及点C与点D的连线平行，点A与点D的连线及点B与点C的连线平行；优选的，点A位于点B的前侧且点A高于点B；点D位于点C的前侧且点D高于点C；

具体地，第二支撑杆322与第一支撑杆321平行设置。

进一步可选地，在该实现方式中，每组第一姿态转换机构3还包括一个第一伸缩杆或两组第一姿态转换机构3中的一组包括一个第一伸缩杆；第一伸缩杆的一端可转动地设置在底座11上，第一伸缩杆的另一端与第一支撑杆321和第二支撑杆322中的一个铰接连接；第一伸缩杆与第一支撑杆321成一定夹角设置；第一伸缩杆作伸缩运动，使第一支撑杆321和第二支撑杆322相对支撑架31同步转动；优选的，每组第一姿态转换机构3还包括第一伸缩杆；

具体地，第一伸缩杆包括依次伸缩连接的伸缩主杆341、第一伸缩副杆342和第二伸缩副杆343，第一伸缩副杆342相对伸缩主杆341作伸缩运动，第二伸缩副杆343相对第一伸缩副杆342作伸缩运动，进而第一支撑杆321和第二支撑杆322均可相对支撑架31同步转动；

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中,腰部左支架121和腰部右支架123上均设置有一个安装架2，安装架2形成有相对设置的第一安装部21和第二安装部22；安装架2整体呈U型结构且安装架2包括第一安装架段、第二安装架段和第三安装架段，第一安装架段与第二安装架段相对设置，第三安装架段连接第一安装架段与第二安装架段；第三安装架段设置在腰部左支架121或腰部右支架123的底部；第一安装架段形成第一安装部21，第二安装架段形成第二安装部22；第一安装部21包括前后设置的c安装台和d安装台；每组第一姿态转换机构3的第一支撑杆321的一端与对应的c安装台可活动连接，连接点为点C；每组第一姿态转换机构3的第二支撑杆322的一端与对应的d安装台可活动连接，连接点为点D；

每组第一姿态转换机构3中，支撑架31上设置有安装座33，安装座33包括前后设置的a安装台和b安装台；第一支撑杆321的另一端与a安装台可转动连接，连接点为点A；第二支撑杆322的另一端与b安装台可转动连接，连接点为点B。

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中,第一姿态转换机构3还包括支撑杆检测件，支撑杆检测件包括支撑杆角度传感器，支撑杆角度传感器设置在支撑杆组件与支撑架31的连接处或支撑杆组件与腰部支架12的连接处，用于检测支撑杆组件相对支撑架31的角度；通过支撑杆角度传感器的检测数据可独立或同步控制第一支撑杆321和第二支撑杆322的转动；与其它部件配合共同实现用户的前倾、后仰和坐下等功能；腰部支架12的上下位置和前后位置的可调节，可满足不同身高的用户。

<第二姿态转换机构>

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中,下肢运动器还包括背部支架61和第二姿态转换机构62；背部支架61的一端与腰部支架12铰接连接，第二姿态转换机构62设置在背部支架61与腰部支架12之间，第二姿态转换机构62可使背部支架61处于坐姿、躺姿或介于坐姿和躺姿之间的任一姿态；具体地，背部支架61与腰部中支架122铰接连接；

进一步，第二姿态转换机构62包括第四伸缩杆，第四伸缩杆的一端与背部支架铰接连接，第四伸缩杆的另一端与腰部中支架122铰接连接；

在第一姿态转换机构3使腰部支架12进行姿态转换的情况下，第四伸缩杆可作伸缩运动；具体地，背部支架61在躺姿和坐姿之间转换的情况下，第四伸缩杆可作伸缩运动；具体地，背部支架61由躺姿向坐姿转换的情况下，第四伸缩杆作伸出运动，使背部支架61的主体面与水平面平行或垂直；背部支架61由坐姿向躺姿转换的情况下，第四伸缩杆作回缩运动；

优选的，第二姿态转换机构62包括气弹簧；背部支架61设有肩部固定组件，用于固定用户肩部。

<腿杆运动机构>

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中,下肢运动器还包括腿杆运动机构，腿杆运动机构设置有两组，两组腿杆运动机构分别位于腰部支架12的左侧和右侧；每组腿杆运动机构均包括腿杆组件4和腿杆调节单元；腿杆组件4的一端与第二安装部33可活动连接，腿杆调节单元设置在底座11上且腿杆调节单元与腿杆组件4驱动连接，两组腿杆组件4可提供腿部运动的动力；具体地，第二安装部22为安装孔；本实施例中，腿杆组件4的一端与第二安装部22铰接连接；

一组腿杆组件4的一端与腰部左支架121的第二安装部22可活动连接，另一端与对应的腿杆调节单元驱动连接；另一组腿杆组件4与腰部右支架123的第二安装部22可活动连接，另一端与对应的腿杆调节单元驱动连接；腿杆调节单元可带着对应的腿杆组件4相对底座11前后和上下运动，使腿杆组件4多自由度运动，实现下肢的大范围地运动训练；同时可辅助用户完成生活中的动作，使用户近距离与周围环境交互；例如高处物品的取放、洗碗和做饭等动作通过本实施例都可以实现，对于长期坐姿的用户来说，不仅使用户身体能够锻炼，更能够照顾用户的心理。

如图5和图6所示，针对腿杆组件4的结构设计不合理导致下肢的运动自由度少和运动空间小的问题，本实施例提出，腿杆组件4包括大腿杆41和小腿杆42，大腿杆41的一端与第二安装部22可活动连接，大腿杆41的另一端与小腿杆42的一端铰接连接，小腿杆42的另一端与对应的腿杆调节单元铰接连接；如此，腿杆调节单元带着小腿杆42运动，进而小腿杆42带着大腿杆41运动；大腿杆41与小腿杆42之间设置有限位结构，用于避免小腿杆42出现反关节。

进一步可选地，大腿杆41包括第一大腿杆和第二大腿杆，第一大腿杆和第二大腿杆可滑动地连接；第一大腿杆远离第二大腿杆的一端与第二安装部22可活动连接，第二大腿杆远离第一大腿杆的一端与小腿杆42铰接连接；第一大腿杆41和第二大腿杆42可滑动，可调节大腿杆41的长度；

小腿杆42包括第一小腿杆和第二小腿杆，第一小腿杆和第二小腿杆可滑动地连接；第一小腿杆远离第二小腿杆的一端与大腿杆41铰接连接，第二小腿杆的另一端与腿杆调节单元铰接连接；第一小腿杆和第二小腿杆可滑动，可调节小腿杆42的长度；如此，腿杆调节单元带着第二小腿杆运动，使第二小腿杆相对第一小腿杆滑动，第一小腿杆带着第二大腿杆运动，第二大腿杆相对第一大腿杆滑动；一方面可使下肢运动器适应于不同身高的用户，另一方面可增加用户下肢的运动自由度，使下肢在更大的空间内运动，提高训练的效果，满足不同的需求。

针对腿杆组件4的运动自由度少的问题，本实施例的一种实现方式中提出，腿杆组件4的一端与第二安装部22铰接连接或通过球关节连接；优选的，腿杆组件4的一端与第二安装部22通过球关节连接，使腿杆组件4可相对腰部支架12前后和左右摆动；具体地，第一大腿杆远离第二大腿杆的一端与第二安装部22铰接连接或通过球关节连接。

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中,腿杆运动机构还包括腿杆检测组件，腿杆检测组件包括髋关节角度传感器和膝关节传感器；髋关节角度传感器设置在大腿杆41和第二安装部22的连接处，用于检测大腿杆41相对腰部支架12的角度；膝关节角度传感器设置在大腿杆41和小腿杆42的连接处，用于检测小腿杆42相对大腿杆41的角度。

针对腿杆组件4无法满足用户脚部训练的问题，本实施例的一种实现方式提出，腿杆运动机构还包括踏板组件63，踏板组件63包括下层踏板和上层踏板，下层踏板与小腿杆42的另一端铰接连接；上层踏板和下层踏板通过弹性件连接，实现用户脚部有一定的活动度，实现踝关节运动。

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中,腿杆运动机构还包括踏板检测组件，踏板检测组件包括踝关节角度传感器和压力传感器；踝关节角度传感器设置在小腿杆42与下层踏板的连接处，用于检测下层踏板相对小腿杆42的角度；压力传感器设置在上层踏板与下层踏板之间，用于检测下层踏板的受力大小；通过受力大小分析用户的意图，实现主动控制，对脚部提供作用力，实现脚部触觉反馈；结合不同的场景，可实现不同的脚部触觉，如：陡坡、湿滑地面和坑洼地面等；

具体地，弹性件为弹簧。

如图3、图5和图6所示，针对腿杆调节单元结构复杂和控制过程繁琐的问题，本实施例提出，腿杆调节单元还包括前后调节单元51和上下调节单元52，前后调节单元51包括第一滑座511、第一丝杆512、第一滑块513和第二驱动电机，第一滑座511设置在底座11上；第一丝杆512可转动地设置在第一滑座511上，第一滑块513与第一滑座511可滑动地配合且第一滑块513上形成有第一丝杆螺母，第一丝杆螺母与第一丝杆512可传动地配合；第一丝杆512转动，使第一丝杆螺母带动第一滑块513相对第一滑座511沿底座11的前后方向滑动；具体地，第一滑座511包括第一座体和第一滑轨，第一座体设有两个，两个第一座体沿底座11的前后方向间隔设置，第一滑轨设置在两个第一座体之间且第一滑轨沿底座11的前后方向延伸；第一滑块513的底部形成有第一滑槽，第一滑槽与第一滑轨可滑动地配合；第一丝杆512的两端分别可转动地设置在两个第一座体上，第一丝杆512的一端与第二驱动电机的输出轴驱动连接；第二驱动电机运行，使第一丝杆512转动，进而第一丝杆螺母带着第一滑块513沿第一丝杆512运动，使第二小腿杆沿底座11的前后方向运动；前后调节单元51承担下肢运动器和用户的重力，第一丝杆512与第一滑块513中心线对应设置，避免由于受力偏置产生的额外力矩；

上下调节单元52包括第二滑座521、第二丝杆522、第二滑块523和第三驱动电机，第二滑座521设置在第一滑块513上的顶部；第二丝杆522可转动地设置在第二滑座521上，第二滑块523与第二滑座521可滑动地配合且第二滑块523上形成有第二丝杆螺母，第二丝杆螺母与第二丝杆522可传动配合，第二丝杆522转动，使第二丝杆螺母带动第二滑块523相对第二滑座521沿底座11的上下方向滑动；具体地，第二滑座521的底部与第一滑块513的顶部固定连接；第二滑座521为框体结构且包括第二座体和第二滑轨，第二座体设有两个，两个第二座体沿竖直方向间隔设置，第二滑轨设置在两个第二座体之间且第二滑轨沿竖直方向延伸；第二滑块523的底部形成有第二滑槽，第二滑槽与第二滑轨可滑动地配合；第二丝杆522的两端分别可转动地设置在两个第二座体上，第二丝杆522的一端与第三驱动电机的输出轴驱动连接；第二座体的底部还形成有电机安装腔，第三驱动电机设置在电机安装腔内；第三驱动电机运行，使第二丝杆522转动，进而第二丝杆螺母带着第二滑块523沿第二丝杆522运动，使第二小腿杆沿竖直方向运动；此外，第二丝杆522与第二丝杆螺母之间设置重力抵消机构，由于重力朝下，通过弹性元件给第二滑块523始终施加一个向上的力；第三驱动电机仅需克服装置阻力即可驱动脚部上升下降，大大降低第三驱动电机驱动扭矩和重力产生的反作用力，降低电机成本和控制难度。

需要说明的是，前后调节单元51和上下调节单元52不限于丝杆与丝杆螺母机构，还包括伸缩杆机构、牵引绳机构、齿轮齿条机构、带轮机构、气动机构和液压机构等；优选的，前后调节单元51和上下调节单元52均为丝杆与丝杆螺母机构，脚部的位置精度高，极限速度较快和负荷不高，响应速度快；此外，前后调节单元51和上下调节单元52还可以是多种机构的组合，如：de ta机构做空间运动、绳驱动、连杆机构做复合运动、电机底层驱动的单摆运动等；优选的，直角坐标驱动。

此外，本实施例的一种实现方式还提出，下肢运动器还包括头部支架和手部支架，头部支架设置在背部支架61的顶部，用于支撑用户的头部；手部支架设置在腰部支架12上且手部支架设有两个，两个手部支架分别位于腰部支架12的左右两侧；具体地，一个手部支架设置在腰部左支架121的顶部，另一个手部支架设置在腰部右支架123的顶部，用于用户手部的抓握和支撑。

综上所述，第一姿态转换机构和腿杆运动机构构成闭环运动系统，闭环运动系统设置在底座11和腰部支架12之间且闭环运动系统设有两组，两组闭环运动系统分别位于腰部支架12的左右两侧；受力主要集中在前后调节单元51，结构强度高，保证下肢运动器的稳定，提高了下肢运动器的刚度，对材料和动力系统的要求大幅下降，大幅降低下肢运动器的制造成本，使下肢运动器走入更多的家庭；腰部支架12和背部支架61保证用户上身躯干稳定，上肢处于自由状态；第一姿态转换机构3带着腰部支架12前后和上下运动，腿杆调节单元带着腿杆组件4前后和上下运动，增加了用户下肢的运动自由度，扩大了用户下肢的运动空间，让原本只能坐着的用户实现姿态自由；帮助用户保持站姿状态下的身体平衡，用户可凭借自身的上肢功能实现取放、洗碗和做饭等生活动作；腰部支架12、第一姿态转换机构3和腿杆组件4的前侧均没有框架的限制，用户可方便地转移到下肢运动器上；驱动端与负载端距离近，大部分重力由前后调节单元51的第一滑座511承担，驱动力要求较小；对驱动机构体积和重量的要求小，大大降低驱动电机和减速器的成本；控制简单灵活，可实现更多的训练姿态；结构简单、体积小和空间利用率高；

第一姿态转换机构3、背部支架61和头部支架配合，可实现前倾、后仰、半坐、半躺和侧身坐等多种姿态。

下肢运动器还包括操作台，操作台通过支杆设置在底座11上，操作台上可活动地设置有操作面板，便于用户或其他人员操作。

<控制方法>

本实施例还提供一种下肢运动器的控制方法，下肢运动器为上述所述的下肢运动器；控制方法包括：

S1、获取用户指令；

S2、根据用户指令确定腰部支架目标运动模式和腿杆组件目标运动模式；

S3、根据腰部支架目标运动模式控制腰部支架12运动至腰部支架目标位置和根据腿杆组件目标运动模式控制腿杆组件4运动至腿杆组件目标位置；

其中，腰部支架目标位置包括腰部支架12的站姿位置、坐姿位置或介于站姿位置和坐姿位置之间的任一姿态位置；具体地，用户指令包括腰部支架状态转换指令和腿杆组件运动指令。

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中，第一姿态转换机构3包括支撑架31和支撑杆组件，支撑架31固定设置；支撑杆组件的一端与支撑架31可活动连接，另一端与腰部支架12可活动连接；S3包括：

S31、根据腰部支架目标运动模式对应的腰部支架目标位置确定支撑杆组件目标角度；

S32、控制支撑杆组件运动至支撑杆组件目标角度；

其中，支撑杆组件目标角度是支撑杆组件相对支撑架31的目标角度；支撑杆组件目标角度包括与站姿位置对应的站姿目标角度、与坐姿位置对应的坐姿目标角度、及与介于站姿位置和坐姿位置之间的中间姿态位置对应的中间目标角度；具体地，支撑杆组件目标角度是第一支撑杆321相对支撑架31的目标角度。

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中,S32包括：

S321、控制支撑杆组件转动并实时获取支撑杆组件的支撑杆组件当前角度；

S322、对比支撑杆组件当前角度和站姿目标角度；在支撑杆组件当前角度和站姿目标角度相等的情况下，控制支撑杆组件停止转动；或，

对比支撑杆组件当前角度和坐姿目标角度；在支撑杆组件当前角度和坐姿目标角度相等的情况下，控制支撑杆组件停止转动；

其中，支撑杆组件当前角度是支撑杆组件相对支撑架31的当前角度；具体地，支撑杆组件当前角度是第一支撑杆321相对支撑架31的当前角度。

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中,腿杆组件4包括大腿杆41和小腿杆42,大腿杆41的一端与小腿杆42的一端铰接连接；S3包括：

S33、根据腿杆组件目标运动模式对应的用户脚部目标位置确定大腿杆目标角度并控制腿杆组件4的大腿杆41运动至大腿杆目标角度；

S34、根据腿杆组件目标运动模式对应的用户脚部目标位置确定小腿杆目标角度并控制腿杆组件4的小腿杆42运动至小腿杆目标角度；

其中，大腿杆目标角度是大腿杆41大腿杆相对腰部支架12的目标角度，小腿杆目标角度是小腿杆42相对大腿杆41的目标角度。

可选地，在本实现方式中,S33包括：

S331、实时获取大腿杆41的大腿杆当前角度；

S332、对比大腿杆当前角度和大腿杆目标角度；

S333、在大腿杆当前角度和大腿杆目标角度的情况下，控制大腿杆41停止运动；

其中，大腿杆当前角度是大腿杆41相对腰部支架12的当前角度。

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中,S34包括：

S341、实时获取小腿杆42的小腿杆当前角度；

S342、对比小腿杆当前角度和小腿杆目标角度；

S343、在小腿杆当前角度和小腿杆目标角度的情况下，控制小腿杆42停止运动；

其中，小腿杆当前角度是小腿杆42相对大腿杆41的目标角度。

实施例2

本实施例还提供一种下肢运动器的控制方法，下肢运动器为上述所述的下肢运动器；控制方法包括：

P1、获取下层踏板在竖直方向上的压力Fy和在水平方向上的压力Fx；

P2、确定Fy所在的竖直压力区间和Fx所在的水平压力区间；

P3、根据Fy所在的竖直压力区间和Fx所在的水平压力区间确定用户脚部的目标方向；

P4、根据目标方向控制大腿杆41和小腿杆42运动。

进一步，P4包括：

再次获取Fy和Fx；

并根据Fy所在的竖直压力区间和Fx所在的水平压力区间实时更新用户脚部的目标方向；

在Fy和Fx在预设时长内均保持不变的情况下，控制大腿杆41和小腿杆42停止运动。

实施例3

与实施例1不同的是，每组第一姿态转换机构3均包括一个第二伸缩杆或两组第一姿态转换机构3中的一组包括一个第二伸缩杆；一组第一姿态转换机构3中，第二伸缩杆的一端与第一支撑杆321和腰部支架12中的至少一个可活动连接，第二伸缩杆的另一端与第二支撑杆322和支撑架31中的至少一个可活动连接；

第二伸缩杆作伸缩运动，使第一支撑杆321和第二支撑杆322相对支撑架31同步转动；

可选地，在本发明实施例的一种实现方式中，每组第一姿态转换机构3均包括一个第二伸缩杆，每组第一姿态转换机构3中，第二伸缩杆的一端与第一支撑杆321可活动连接，第二伸缩杆的另一端与第二支撑杆322可活动连接，且第二伸缩杆位于第一支撑杆321和第二支撑杆322之间；

腰部支架12处于站姿的状态下，第一支撑杆321和第二支撑杆322沿竖直方向延伸，第二伸缩杆相对第一支撑杆321或第二支撑杆322倾斜设置。

第一支撑杆321和第二支撑杆322之间还设有气弹簧，为第一支撑杆321和第二支撑杆322提供辅助推力。

实施例4

与实施例1不同的是，每组第一姿态转换机构3的支撑杆组件包括第三支撑杆，第三支撑杆的一端通过转轴可转动地设置在支撑架31上，第三支撑杆的另一端与腰部支架12可活动连接；

每组第一姿态转换机构3还包括第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴与转轴驱动连接；第一驱动电机运动，使转轴带着第三支撑杆相对支撑架31转动。

实施例5

与实施例4不同的是，每组第一姿态转换机构3还包括第三伸缩杆，第三伸缩杆的一端设置在底座11上，第三伸缩杆的另一端与第三支撑杆铰接连接；第三伸缩杆作伸缩运动，使第三支撑杆相对支撑架31转动；

实施例6,

与实施例1不同的是，每组第一姿态转换机构3还包括第五伸缩杆，第五伸缩杆的一端设置在支撑架31上，第五伸缩杆的另一端与腰部支架12可活动连接；第五伸缩杆沿竖直方向延伸，第五伸缩杆作伸缩运动，可调节腰部支架12相对底座11的上下位置。

实施例7

与实施例1不同的是，第一姿态转换机构3为剪叉式升降机构。

实施例8

与实施例1不同的是，腿杆组件4包括腿直杆，腿直杆的一端与第二安装部22可活动连接，腿直杆的另一端与腿杆调节单元铰接连接。

实施例9

与实施例1不同的是，上层踏板设置在下层踏板上且上层踏板为弹性件。

实施例10

与实施例1不同的是，上层踏板可滑动地设置在下层踏板上。

实施例11

与实施例1不同的是，在不影响底座11的刚度的前提下，底座11采用镂空设计，使步态模拟时脚部能够接触地面，实现真实的步态体感。

实施例12

与实施例1不同的是，底座11为分体结构且包括第一分体和第二分体，第一分体和第二分体分别设置在地面上，以适应不同的地面。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。