[發(fā)明專利]一種用于測量肘關(guān)節(jié)曲伸剛度的實驗平臺及測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110854317.1
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113576723B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁杰俊一;劉陽;熊蔡華;汪濤;孫晨露;程坤華;鄧亦驍
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: A61B5/103
• 分類號: A61B5/103
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尚威;孔娜

本發(fā)明屬于關(guān)節(jié)剛度測量相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，并公開了一種用于測量肘關(guān)節(jié)曲伸剛度的實驗平臺及測量系統(tǒng)。該實驗平臺包括底板和設(shè)置在該底板上的大臂固定單元、小臂固定單元和驅(qū)動力單元，其中：大臂固定單元固定大臂，小臂固定單元固定小臂，大臂固定單元與小臂固定單元呈夾角設(shè)置，使得大臂和小臂固定時呈相應(yīng)夾角，驅(qū)動力單元給小臂提供拉力改變小臂和大臂之間的夾角；驅(qū)動力單元包括設(shè)置在小臂固定單元兩側(cè)的定滑輪，該定滑輪上懸掛有負載，該負載與小臂固定單元通過牽引繩連接，小臂固定單元底部設(shè)置有滾輪，實現(xiàn)小臂正向和反向的兩個方向的彎曲。通過本發(fā)明，解決剛度測量中包含小臂自重和不能兩個方向彎曲的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于關(guān)節(jié)剛度測量相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于測量肘關(guān)節(jié)曲伸剛度的實驗平臺及測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著國際科技水平的不斷提高，在仿人機器人或假肢臂領(lǐng)域中，柔性關(guān)節(jié)是一個研究熱點，它具有緩解沖撞避免損傷、積累能量、隨時改變力輸出特性等優(yōu)點。目前的解決辦法有以下幾種：串入彈性原件但彈性元件的剛度不變，即只起到彈性驅(qū)動器作用；引入磁流變或電流變的介質(zhì)進行控制，但其中的液體特性需要研究完全；利用氣動肌肉模型，但是裝置體積過大；利用形狀記憶合金，但是不能使得剛度在任何時間隨著自己的要求進行變化。

在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，研究清楚人類肘部關(guān)節(jié)的剛度變化形式是非常重要的，常用的方法一般會引入定位誤差、摩擦誤差、肌肉代償誤差等等，目前的在測量肘部剛度時，存在的問題包括兩個方面，一方面測量剛度過程包含了小臂的自重，另一方面不能小臂在兩個方向的彎曲，只能正向彎曲，測量正向的剛度。因此，急需一種能解決上述問題且結(jié)構(gòu)簡單的實驗平臺。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種用于測量肘關(guān)節(jié)曲伸剛度的實驗平臺及測量系統(tǒng)，解決剛度測量中包含小臂自重和不能兩個方向彎曲的問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于測量肘關(guān)節(jié)曲伸剛度的實驗平臺，該實驗平臺包括底板和設(shè)置在該底板上的大臂固定單元、小臂固定單元和驅(qū)動力單元，其中：

所述大臂固定單元用于固定大臂，所述小臂固定單元用于固定小臂，所述大臂固定單元與所述小臂固定單元呈夾角設(shè)置，使得所述大臂和小臂固定時呈相應(yīng)夾角，所述驅(qū)動力單元用于給小臂提供拉力，以此改變小臂和大臂之間的夾角；

所述驅(qū)動力單元包括設(shè)置在所述小臂固定單元兩側(cè)的定滑輪，該定滑輪上懸掛有負載，該負載與所述小臂固定單元通過牽引繩連接，所述小臂固定單元底部設(shè)置有滾輪，利用不同側(cè)的負載的重力對所述小臂固定單元施加拉力，實現(xiàn)小臂正向和反向的兩個方向的彎曲。

進一步優(yōu)選地，所述大臂固定單元在所述底座上可旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)大臂固定單元改變大臂與小臂的初始夾角。

進一步優(yōu)選地，所述大臂固定單元包括大臂底座和C型大臂托盤，所述大臂底座用于將該大臂固定單元固定在所述底板上，所述C型大臂托盤用于夾持大臂。

進一步優(yōu)選地所述底板上設(shè)置有多個大臂安裝孔，通過將大臂底座與所述底板上不同的大臂安裝孔連接，旋轉(zhuǎn)所述大臂固定單元。

進一步優(yōu)選地，所述C型大臂托盤上設(shè)置有繃帶，用于將大臂固定。

進一步優(yōu)選地，所述小臂固定單元包括小臂底座和C型小臂托盤，所述小臂底座底部設(shè)置有所述滾輪，所述C型小臂托盤用于夾持小臂。

進一步優(yōu)選地所述底板上設(shè)置有多個定滑輪安裝孔，通過調(diào)整所述定滑輪的安裝位置，調(diào)節(jié)小臂固定單元前后位置，以此適應(yīng)不同的小臂長度。

進一步優(yōu)選地，所述C型小臂托盤上設(shè)置有繃帶，用于固定小臂。

進一步優(yōu)選地，所述底板1上設(shè)置有缺口，所述牽引繩穿過該缺口，避免該牽引繩與底板發(fā)生干涉。