12可以繞豎向軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)以易于進(jìn)入及離開(kāi)。
[0048]基座18將座椅12支承在地板上方并且基座18可以相對(duì)于附接至地板支承部23并定位在座椅12前方的力單元22固定。座椅12與力單元22之間的相對(duì)固定可以或者借助于在基座18與地板支承部23之間相連的連接結(jié)構(gòu)24提供或者通過(guò)基座18和地板支承部23兩者與地板的直接連接一一該直接連接此時(shí)提供機(jī)械連接一一來(lái)提供。替代性地，座椅12與力單元22之間的相對(duì)固定可以通過(guò)地板與地板支承部23之間以及地板與基座18之間足夠大的、超過(guò)所產(chǎn)生的或所施加的力的摩擦力提供。
[0049]力單元22支承面向座椅12的振動(dòng)表面件26，例如帶紋理板。振動(dòng)表面件26定位成在用戶(hù)11就位于座椅12上時(shí)接納用戶(hù)11的腳，其中，他或她的腳通過(guò)彎曲膝蓋而略微抬高。在這方面，振動(dòng)表面件26的頂部可以從豎向遠(yuǎn)離用戶(hù)11傾斜大約30度。用戶(hù)11的腳和腿靠著振動(dòng)表面件26所產(chǎn)生的壓力受到力單元22的結(jié)構(gòu)的抵抗，該力單元22通過(guò)連接結(jié)構(gòu)24或地板連至基座18和背部支承部16。
[0050]力單元22可以保持致動(dòng)器組件28與振動(dòng)表面件26相連以賦予振動(dòng)表面件沿著致動(dòng)軸線(xiàn)34的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)30和/或偏置運(yùn)動(dòng)32，致動(dòng)軸線(xiàn)34與振動(dòng)表面件26的表面大致正交并且與用戶(hù)11的小腿對(duì)準(zhǔn)。地板支承部23可以設(shè)置成與力單元22成角度，以提供致動(dòng)軸線(xiàn)34所需的角度。
[0051]通常，振動(dòng)運(yùn)動(dòng)30和偏置運(yùn)動(dòng)32可以在動(dòng)態(tài)模式下如下所述地受到用戶(hù)11有意識(shí)的肌肉活動(dòng)的主動(dòng)抵抗，或者可以在被動(dòng)模式下如下所述地被用戶(hù)11的腿的結(jié)構(gòu)在撐靠著限制用戶(hù)11的膝蓋彎曲的膝墊36時(shí)受到被動(dòng)抵抗。
[0052]參照?qǐng)D3，振動(dòng)表面件26的后表面可以附接至力單元22內(nèi)的安裝板40。該安裝板40可以在例如四個(gè)拐角處懸置在軸向延伸的壓縮彈簧42上，從而允許安裝板40沿著軸線(xiàn)34以振動(dòng)的方式運(yùn)動(dòng)。軸向延伸的壓縮彈簧42的其余端部固定至滑架45，該滑架45通過(guò)線(xiàn)狀滑動(dòng)件43與相對(duì)于地板支承部23固定的靜止結(jié)構(gòu)相連?；瑒?dòng)件43設(shè)置為用于使滑架45沿著軸線(xiàn)34平移并且可以例如是循環(huán)直線(xiàn)球軸承或本領(lǐng)域中已知的其他類(lèi)型。
[0053]同樣在力單元22內(nèi)，音圈44居中在壓縮彈簧42之間并且在一個(gè)端部處附接至安裝板40的后表面。音圈44可以根據(jù)從控制器48接收的振動(dòng)控制信號(hào)46產(chǎn)生偏移較小且力較大的振動(dòng)，將在下文描述控制器48的操作。在本申請(qǐng)中，音圈44可以根據(jù)要被驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量通過(guò)1鎊至大于100鎊的范圍中的力以從10赫茲至100赫茲的頻率來(lái)提供小于半英寸的偏移。這種類(lèi)型的音圈能夠通過(guò)各種供應(yīng)商商業(yè)獲得并且通常提供具有繞磁體定位的多圈傳導(dǎo)件的管狀螺線(xiàn)管，使得通過(guò)傳導(dǎo)件的電流產(chǎn)生與該電流成比例的軸向力。
[0054]高分辨率光學(xué)位置傳感器47可以附接至滑架45以測(cè)量振動(dòng)表面件26沿著軸線(xiàn)34相對(duì)于滑架45的位移，從而用于精確表征振動(dòng)表面件26的較小的偏移振動(dòng)，如下文將要論述的。光學(xué)位置傳感器46的輸出可以提供至控制器48。
[0055]音圈44的相反端部附接至載荷單元49的第一端部，載荷單元49的第二端部附接至位于線(xiàn)性致動(dòng)器52的第一端部處的致動(dòng)器軸50。線(xiàn)性致動(dòng)器52的第二端部附接至相對(duì)于地板支承部23固定的結(jié)構(gòu)。
[0056]如此定位，載荷單元49可以測(cè)量施加在振動(dòng)表面件26的前方與地板支承部23的結(jié)構(gòu)之間的軸向力。載荷單元49可以提供力信號(hào)51，從而向控制器48反映該軸向力，如將在下文描述的。
[0057]線(xiàn)性致動(dòng)器52可以在其與軸50相反的端部處附接至反抗沿著軸線(xiàn)34相對(duì)于地板支承部23運(yùn)動(dòng)而固定的結(jié)構(gòu)。通常，相比音圈44來(lái)說(shuō)，線(xiàn)性致動(dòng)器52可以以小得多的操作速度提供振動(dòng)表面件26大得多的平移。例如，線(xiàn)性致動(dòng)器52可以以小于I英寸每秒并且通常小于3英寸每秒的速率提供充分大于I英寸并且通常為近似12英寸的延伸范圍。這種類(lèi)型的線(xiàn)性致動(dòng)器能夠通過(guò)各種供應(yīng)商商業(yè)獲得并且可以提供例如沿著軸線(xiàn)34延伸并且與帶螺紋環(huán)圈接合的帶螺紋軸，能夠通過(guò)步進(jìn)馬達(dá)54旋轉(zhuǎn)的帶螺紋環(huán)圈和帶螺紋軸中的一者來(lái)控制由于帶螺紋軸通過(guò)帶螺紋環(huán)圈的運(yùn)動(dòng)而驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器軸50的延伸。
[0058]步進(jìn)馬達(dá)54可以接收來(lái)自控制器48的步進(jìn)馬達(dá)命令信號(hào)56，該步進(jìn)馬達(dá)命令信號(hào)56可以通過(guò)與預(yù)定的角運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的給定數(shù)目的步數(shù)而用來(lái)使步進(jìn)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。因此，步進(jìn)馬達(dá)54以及因此的線(xiàn)性致動(dòng)器52的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)計(jì)算出步進(jìn)馬達(dá)命令信號(hào)56的步數(shù)而容易地確定。步進(jìn)馬達(dá)54和線(xiàn)性致動(dòng)器52的絕對(duì)位置可以在肌肉骨骼刺激裝置10的通過(guò)使振動(dòng)表面件26運(yùn)動(dòng)至抵靠限位開(kāi)關(guān)等已知位置而進(jìn)行的起動(dòng)之后通過(guò)使步進(jìn)馬達(dá)54或致動(dòng)器軸50 “復(fù)位”來(lái)確定。替代性地，或此外，旋轉(zhuǎn)編碼器58 (絕對(duì)編碼器或增量編碼器)可以附接至步進(jìn)馬達(dá)，或者線(xiàn)狀編碼器可以附接在線(xiàn)性致動(dòng)器與地板支承部23之間以向控制器48提供絕對(duì)位置信號(hào)60。
[0059]第一限位開(kāi)關(guān)和第二限位開(kāi)關(guān)51可以定位成檢測(cè)滑架45在由限位開(kāi)關(guān)51建立的范圍--該范圍表示線(xiàn)性致動(dòng)器52的全部行進(jìn)范圍--外的運(yùn)動(dòng)。這些限位開(kāi)關(guān)51還可以與控制器48相連以防止滑架45的過(guò)度行進(jìn)。
[0060]將領(lǐng)會(huì)的是，振動(dòng)運(yùn)動(dòng)30和偏置運(yùn)動(dòng)32可以分別通過(guò)音圈44和線(xiàn)性致動(dòng)器52提供。通常，音圈44可以以較高的速率刺激振動(dòng)表面件26，例如以提供振動(dòng)表面件26的運(yùn)動(dòng)，該振動(dòng)運(yùn)動(dòng)具有以充分大于10赫茲聚積的功率譜以便提供振動(dòng)刺激。相比之下，線(xiàn)性致動(dòng)器52可以刺激振動(dòng)表面件26以提供下述運(yùn)動(dòng)模式:該運(yùn)動(dòng)模式具有以充分小于I赫茲聚積的功率譜，以便提供大致穩(wěn)定狀態(tài)的力的應(yīng)用。
[0061]控制器48還可以與用戶(hù)界面100相連，例如從而提供用于接收來(lái)自用戶(hù)11的命令的觸摸屏并且向用戶(hù)11提供顯示。緊急制動(dòng)線(xiàn)59連在控制器48與緊急制動(dòng)按鈕101 (在圖1中示出，將在下文描述)之間。離合器線(xiàn)61為電子離合器116提供控制，電子離合器116將在下文進(jìn)行描述。
[0062]控制器48通常將提供一個(gè)或更多個(gè)電子計(jì)算機(jī)處理器，所述一個(gè)或更多個(gè)電子計(jì)算機(jī)處理器根據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)和程序與用于存儲(chǔ)要被電子計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序的電子存儲(chǔ)器通信。存儲(chǔ)器提供用于該程序的瞬態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)。
[0063]現(xiàn)在參照?qǐng)D4，執(zhí)行程序的控制器48可以實(shí)施兩個(gè)獨(dú)立的反饋回路以用于例如對(duì)音圈44和線(xiàn)性致動(dòng)器52進(jìn)行電子控制，從而獨(dú)立控制上文參照?qǐng)D2論述的偏置運(yùn)動(dòng)32和振動(dòng)運(yùn)動(dòng)30。偏置運(yùn)動(dòng)32和振動(dòng)運(yùn)動(dòng)30的不同參數(shù)，包括力、偏移范圍、頻率、能量以及功率可以如下文論述地那樣進(jìn)行控制。還可以設(shè)置小反饋回路(未示出)以控制線(xiàn)性致動(dòng)器52的位置，從而用于機(jī)器的初始化等。
[0064]音圈44的控制可以依據(jù)振動(dòng)命令信號(hào)66進(jìn)行，該振動(dòng)命令信號(hào)例如表示諸如力、偏移和能量之類(lèi)所需的振動(dòng)質(zhì)量。向求和點(diǎn)68 (通常在控制器48內(nèi)的軟件中實(shí)施)提供振動(dòng)命令信號(hào)66，該求和點(diǎn)68接收具有與振動(dòng)命令信號(hào)66相同大小(例如，力、偏移和能量等)的反饋信號(hào)70。求和點(diǎn)68從振動(dòng)命令信號(hào)66減去反饋信號(hào)70以產(chǎn)生與音圈44通信的振動(dòng)控制信號(hào)形式的“誤差信號(hào)”。
[0065]反饋信號(hào)70可以通過(guò)光學(xué)位置傳感器47提供以提供對(duì)振動(dòng)運(yùn)動(dòng)(例如，振幅和頻率)以及諸如能量、力之類(lèi)的位置導(dǎo)出量的直接控制。
[0066]線(xiàn)性致動(dòng)器52的控制可以依據(jù)表示所需偏置力的偏置力命令信號(hào)64進(jìn)行。向求和點(diǎn)76 (同樣通常在控制器48內(nèi)的軟件中實(shí)施)提供偏置力命令信號(hào)64，該求和點(diǎn)76接收反饋信號(hào)78。同樣具有力的單位的反饋信號(hào)78被從偏置力命令信號(hào)64中減去以產(chǎn)生至線(xiàn)性致動(dòng)器52的步進(jìn)馬達(dá)54的步進(jìn)馬達(dá)命令信號(hào)56。反饋信號(hào)78可以源自載荷單元51以對(duì)偏置力以及諸如能量傳遞之類(lèi)的力導(dǎo)出量提供直接控制。在第二實(shí)施方式中，載荷單元44可以用于形成反饋信號(hào)70和78兩者。在該實(shí)施方式中，如圖3中所描繪的，音圈44的運(yùn)動(dòng)與線(xiàn)性致動(dòng)器52的運(yùn)動(dòng)機(jī)械相加(由于音圈44和線(xiàn)性致動(dòng)器52串連)。該機(jī)械相加由圖4中的求和點(diǎn)72表示并且向載荷單元49提供組合的機(jī)械位移。載荷單元可以產(chǎn)生載荷信號(hào)51，該載荷信號(hào)51通常包括加在低頻偏置運(yùn)動(dòng)32上的高頻振動(dòng)運(yùn)動(dòng)30 (提供相關(guān)偏移)?？梢韵蛘駝?dòng)提取器74(通常同樣在軟件中實(shí)施)提供載荷信號(hào)51，該振動(dòng)提取器74可以處理載荷信號(hào)51以提供與包括振動(dòng)偏移、峰值振動(dòng)力、能量吸收等在內(nèi)的振動(dòng)有關(guān)的各種不同的參數(shù)。振動(dòng)偏移可以例如通過(guò)將高通濾波器適用于信號(hào)51并且隨后測(cè)量結(jié)果的振幅來(lái)提取出。該提取出的振幅可以隨后提供振動(dòng)偏移的反饋信號(hào)70。將理解的是，其他參數(shù)例如振動(dòng)力可以從載荷單元49的已知的動(dòng)態(tài)量和致動(dòng)器組件28的相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)(質(zhì)量和彈簧常數(shù))推導(dǎo)出，并且能量傳遞可以通過(guò)將載荷信號(hào)51與振動(dòng)命令信號(hào)66進(jìn)行對(duì)比得出。通常，將領(lǐng)會(huì)的是，能量傳遞可以通過(guò)監(jiān)測(cè)包括但不限于下述參數(shù)的各種參數(shù)來(lái)控制:振動(dòng)位移的峰間值、振動(dòng)頻率、振動(dòng)加速度、替