一种路况模拟机和基于虚拟现实的沉浸式下肢锻

本发明涉及扩展现实的应用设备，特别是涉及一种路况模拟机和基于虚拟现实的沉浸式下肢锻炼系统。背景技术：1、扩展现实主要是采用软件将虚拟模型和现实结合，产生一种逼真的虚拟视觉技术，使得使用者具有身临其境的感觉。目前扩展现实技术已经有相对成熟的发展，其应用技术成果也十分丰厚。特别是医疗的辅助康复中，目前已经产生很多结构扩展现实技术的康复锻炼设备，这种设备结合虚拟技术使得患者沉浸在虚拟视觉效果中，再通过锻炼器械辅助患者锻炼，其效果是比较理想的。2、但申请人在研究中发现，目前结合扩展现实的锻炼设备大多只是简单地携带肢体做相应的动作，而无法使得患者灵活地主动适应不同的锻炼情形。如在下肢锻炼的设备中，主要采用外骨骼一类的设备携带下肢运动，但是运动的方式大多是固定的，患者无法主动调节。同时在锻炼过程中无法模拟实际的路况，只是简单地模拟行走，这就造成了患者使用过程中沉浸程度不高，影响锻炼的积极性，而且患者无法进行不同路况的主动锻炼，使得锻炼效果大大折扣。3、对此，申请人认为，目前此类设备不能灵活适应锻炼需求、无法模拟路况是目前急需解决技术问题，一旦解决就能有效增加患者的沉浸度和体验感，从而进一步推动扩展现实技术的应用。技术实现思路1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种路况模拟机和基于虚拟现实的沉浸式下肢锻炼系统，其路况模拟机能够相对真实地模拟路况以使得患者可以根据路况进行适应性训练且提高沉浸度。2、为实现上述目的，本发明提供了一种路况模拟机，包括环形导轨装置、环形驱动装置、调节模块、路况模块，所述路况模块有多个且安装在对应的环形导轨装置上，环形驱动装置与对应的路况模块装配从而驱使同一环形导轨装置上的路况模块逐个循环移动至患者的脚下；调节模块有多个且一一对应同一环形导轨装置上的不同路况模块以对对应的路况模块进行调节从而获得不同的路况；所述环形导轨装置有两个且分别对应患者的两只脚，路况模块在对应的环形导轨装置上循环移动以模拟行走状态。3、作为本发明的进一步改进，所述路况模块包括下架、中架、上架，所述上架的两侧外壁分别与不同上架杆的一端铰接，所述上架杆的另一端穿过上架杆槽，所述上架杆槽设置在上架杆座内，上架杆座安装在中架上，所述上架杆座上卡合且滑动地安装有上架压板，上架压板安装在上架锁板的一端上，所述上架锁板上设置有齿条部分，所述齿条部分与锁板齿轮啮合传动，所述锁板齿轮套装在锁板齿轮轴上，锁板齿轮轴与中架可圆周转动装配且锁板齿轮轴上安装有齿轮轴环，齿轮轴环与解锁拉索的一端装配固定；4、所述上架的底部还分别与两个上架调节组件的上架调节块压紧，所述上架调节组件包括上架拉索、上架推轴，所述上架推轴的一端与上架调节块装配固定；所述上架推轴与上架拉索块装配，上架拉索块与上架拉索的一端装配，上架拉索的另一端绕过上架导轮、穿过中架后与上架拉轴的一端装配，上架拉轴的另一端穿过下架后与上架拉环装配，所述上架拉轴与下架可轴向滑动装配，所述上架推轴位于上架拉索块和中架之间的部分上套装有上架弹簧，所述上架弹簧对上架拉索块施加阻碍其向上架调节块移动弹力；上架导轮可圆周转动地安装在中架上；5、所述拉解锁拉索穿过中架后与解锁拉轴的一端装配，所述解锁拉轴的另一端穿出下架后与解锁拉环装配，所述解锁拉轴与下架可轴向滑动装配；6、所述中架的底部两端通过不同的中架转轴与对应中架杆的一端铰接，所述中架杆的另一端穿过中架杆槽，所述中架杆槽设置在中架杆座上，所述中架杆座安装在下架上；所述中架杆座与下架压板卡合且滑动装配，所述下架压板将中架杆压紧在中架杆槽内以固定中架杆；所述下架压板安装在下架锁座上，所述下架锁座与下架锁座杆的一端装配，所述下架锁座杆的另一端套装下架弹簧后穿过下架轴板且与下架轴板滑动装配，所述下架轴板安装在下架上，所述下架弹簧对下架锁座施加向中架杆推动的弹力；7、所述中架的底面还分别与两个中架调节组件的中架调节块压紧，中架调节组件包括中架推轴、第一中架光轴、第二中架光轴、中架拉索，所述中架推轴的一端、第二中架光轴的一端分别与中架调节块装配，所述第二中架光轴的另一端装入中架轴管内且与之可轴向滑动装配，所述中架轴管安装在下架上；所述中架推轴与中架拉索块装配，所述中架拉索块可轴向滑动地套装在第一中架光轴上，第一中架光轴的两端分别与下轴架、下架装配，且第一中架光轴位于中架拉索块和下轴架之间的部分上套装有中架弹簧，所述中架弹簧对中架拉索块施加阻碍其向中架移动的弹力；8、所述中架拉索块与中架拉索的一端装配，所述中架拉索绕过中架导轮后与中架拉轴的一端装配，中架拉轴的另一端穿过下架后与中架拉环装配，所述中架拉轴与下架可轴向滑动装配，所述中架导轮可圆周转动地安装在导轮架上，导轮架安装在下架上。9、作为本发明的进一步改进，所述上架锁板的另一端上安装有侧滑轴，所述侧滑轴套装侧滑弹簧后穿过侧滑轴座且与之可轴向滑动装配，所述侧滑轴座安装在中架上，所述侧滑弹簧对上架锁板施加向上架压板推动的弹力以使得上架压板压紧在上架杆上实现对上架杆的锁紧。10、作为本发明的进一步改进，上架调节组件还包括上架光轴，上架光轴的一端与上架调节块装配固定，所述上架光轴的另一端装入上架轴管内且与之可轴向滑动装配，所述上架轴管安装在中架上。11、作为本发明的进一步改进，所述上架的两侧还与不同拉簧的一端装配，拉簧的另一端与中架装配，且拉簧对上架施加向中架拉动的弹力。12、作为本发明的进一步改进，所述下架锁座与第二连杆的一端装配，所述第二连杆的另一端与第一连杆的一端铰接，第一连杆的另一端与下架锁盘偏心铰接，下架锁盘安装在下架锁轴上，下架锁轴一端穿出下架后与下架锁轴环装配固定，所述下架锁轴环上设置有轴环推块。13、作为本发明的进一步改进，还包括方形电磁铁，所述上架的内部设置有中空且顶部开口上架槽，所述上架槽内部安装有导磁轴，所述导磁轴上安装有导磁片，所述上架槽内填充有磁流变液，且上架槽的顶部开口通过密封膜密封，密封膜安装在上架上且具有弹性；14、所述导磁轴的一端穿出上架槽后与导磁板装配，导磁板安装在上架上；所述路况模块位于患者脚踩位置处于方形电磁铁对应，方形电磁铁启动产生磁场。15、作为本发明的进一步改进，所述上架位于密封膜处还安装有盖板，所述盖板用于遮挡密封膜以使得不需要使用密封膜时直接利用盖板支撑脚踩。16、作为本发明的进一步改进，所述调节模块用于调整上架、中架相对于地面的倾斜角度、间距，调节模块包括下拉组件、侧推解锁组件，所述下拉组件有多个且分别与解锁拉环、两个上架拉环、两个中架拉环一一对应，所述侧推解锁组件有两个且分别与两个轴环推块对应；17、所述下拉组件包括下拉架、下拉电机、下拉皮带、下拉块，所述下拉架安装在调节模块上，所述下拉皮带绕过下拉架上的两根皮带轴且构成带传动机构，其中一根皮带轴与下拉电机的输出轴连接；所述下拉块安装在下拉皮带上，下拉块与下拉架卡合且滑动装配，所述下拉块上设置有下拉边缘，所述下拉边缘位于其对应的解锁拉环、两个上架拉环、两个中架拉环一侧上方；18、所述侧推解锁组件包括侧推固定架、侧推活动架，侧推固定架上设置有侧推架槽，侧推活动架与侧推架槽卡合且滑动装配，所述侧推活动架一侧与侧推电缸的侧推电缸轴装配，侧推电缸安装在侧推固定架上，所述侧推活动架上安装有升降电缸，升降电缸的升降电缸轴与侧推块装配；所述侧推块上设置有侧推部分；初始状态时侧推部分位于轴环推块下方；使用时侧推部分上移后与轴环推块压紧以驱使轴环推块转动从而驱使下架锁轴转动实现对下架压板与中架杆的分离解锁。19、本发明还公开了一种基于虚拟现实的沉浸式下肢锻炼系统，其应用有上述路况模拟机。20、本发明的有益效果是：21、本发明将扩展现实技术与锻炼设备进行融合，利用扩展现实眼镜为患者提供虚拟画面、虚拟画面中的虚拟路况，然后利用外骨骼帮助患者行走或对患者的行走提供阻尼以对患者提供不同的行走助力模式，从而满足更多的锻炼需要。路况模拟机模拟出虚拟路况，使得患者真切地踩在不同的路况模块上以真实地反馈出路况，从而大大提高沉浸度，使得患者犹如真实地行走在真实的路面上，以刺激患者做出相应的行走动作，加快患者的恢复效果。22、本发明通过路况模拟机能够相对真实地模拟倾斜路面、坡面、台阶、不同硬度或粘度的路面等，从而更加真实地模拟出扩展现实眼镜现实的路面，具有更高的真实性和体验度，不仅可以提高患者训练的趣味性，还能同时训练患者对不同路况的适应性，以提高训练效果、增加训练科目。