CN101357085A - 下肢假肢步态试验系统 - Google Patents
下肢假肢步态试验系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101357085A CN101357085A CNA200810200228XA CN200810200228A CN101357085A CN 101357085 A CN101357085 A CN 101357085A CN A200810200228X A CNA200810200228X A CN A200810200228XA CN 200810200228 A CN200810200228 A CN 200810200228A CN 101357085 A CN101357085 A CN 101357085A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gait
- power source
- computer processing
- processing system
- simulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Prostheses (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
本发明涉及一种下肢假肢步态试验系统由模拟腿、动力源和传动装置，测控系统组成，测控系统包括四角位移传感器、数据采集模块、运动控制卡，计算机处理系统，计算机处理系统经支架固定于地面的外箱体，四角位移传感器分别位于两个髋关节和两个膝关节处，用来采集模拟步态的关节角度变化，并通过数据采集模块将采集的信号传输给计算机处理系统，并经控制系统和采集系统的软件，将采集的人体正常行走时完整步态周期中步态关节角度数据作为控制信号，通过运动控制卡控制动力源，动力源的输出经传动装置驱动模拟腿的运动，用于实现正常人体行走步态的模拟。本系统能基本模拟人体的正常步态，为进一步进行假肢性能的客观评价提供了可行的实验平台。
Description
技术领域
本发明涉及一种假肢性能测试系统装置，特别是一种客观的假肢性能评价装置。
背景技术
第二次全国残疾人抽样调查数据显示我国目前肢体残疾者高达2412万人，为了使这一部分人重新回归社会，就必须要全方位地提高假肢技术水平，完善假肢功能，提高患者康复水平。而在假肢的研制过程中，要对其性能进行研究和检验，最直接的实验方法是截肢者穿戴，但在假肢尚未进入实用化阶段时实验难于进行，而且不同的人对相同假肢有不同的评价，具有一定的主观性。所以较为客观地评价假肢所具备的代偿功能就成为假肢研究的必然趋势。但是国内目前尚无能够相对客观地评价假肢步态性能的设备和仪器。因此，有必要建立一套比较客观的假肢步态试验系统。
发明内容
本发明是要提供一种下肢假肢步态试验系统装置，为假肢设计和研发提供平台，相对于正常人的行走步态对假肢的步态进行评价，来检测假肢产品的性能；该试验装置功能之一：能模拟复现正常人的行走步态，即以正常人体行走步态下关节角度随时间的变化曲线作为控制源，控制装置模拟腿的运动，复现正常人的行走步态；其功能之二是：实现对假肢步态性能的测试评价，模拟大腿或(和)小腿截肢残疾人行走时的步态，对安装假肢后的下肢假肢关节角度变化等情况进行测试和分析。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种下肢假肢步态试验系统由模拟腿、动力源和传动装置以及测控系统组成，模拟腿包括躯干、大腿、小腿、脚板、髋关节、膝关节，大腿阻尼结构、小腿阻尼结构、两套配重结构，其特点是：动力源包括驱动步进电机和步进电机驱动器；测控系统包括四角位移传感器、数据采集模块、运动控制卡，计算机处理系统，计算机处理系统经支架固定于地面的外箱体，四角位移传感器分别位于两个髋关节和两个膝关节处，用来采集模拟步态的关节角度变化，并通过数据采集模块将采集的信号传输给计算机处理系统，计算机处理系统经控制系统和采集系统的软件，将采集的人体正常行走时完整步态周期中步态关节角度数据作为控制信号，通过运动控制卡控制动力源，动力源的输出经传动装置驱动模拟腿的运动，用于实现正常人体行走步态的模拟。
大、小腿阻尼结构分别安装在大、小腿上为大腿和小腿提供阻尼力，防止振动。配重结构安装在躯干下面支架内用来调整地面反力，模拟不同体重人体的步态。
本发明的有益效果是：
本发明的试验系统，可以模拟人体两条腿的行走步态，将假肢安装在此装置上，模拟截肢患者安装上假肢后的行走步态特征，从而对假肢给出一个相对客观的数据评价，实现了从机械装置的角度对假肢产品的性能进行评价，对假肢步态的评价由原来的肢残者的主观感受转为统一的客观性评价。同时，基于假肢步态与正常步态的差异，分析其产生原因，进而对假肢加以改进，使假肢的设计逐步趋于完善。
附图说明
图1是本发明的结构立体图；
图2是本发明的结构主视图；
图3是图2的左视图；
图4是图2的俯视图；
图5是测控系统原理示意图；
图6是控制系统的软件流程图；
图7是采集系统的软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1至图4所示，本发明的下肢假肢步态试验系统由模拟腿、动力源和传动装置以及测控系统组成。
模拟腿包括躯干1、大腿2、小腿3、脚板4、髋关节5、膝关节6，大腿阻尼结构14、小腿阻尼结构15、两套配重结构9，动力源包括驱动电机7；测控系统包括四角位移传感器13、数据采集模块10、运动控制卡12，计算机处理系统11。
计算机处理系统11经支架固定于地面的外箱体8，四角位移传感器13分别位于两个髋关节5和两个膝关节6处，用来采集模拟步态的关节角度变化。
大、小腿阻尼结构14，15分别安装在大、小腿2，3上为大腿2和小腿3提供阻尼力，防止振动；配重结构在躯干1下面支架内用来调整地面反力，模拟不同体重人体的步态。
如图5所示，四角位移传感器13采集模拟步态的关节角度变化数据通过数据采集模块10传输给计算机处理系统11，计算机处理系统(11)经控制系统和采集系统的软件，将采集的人体正常行走时完整步态周期中步态关节角度数据作为控制信号，通过运动控制卡12控制动力源(步进电机驱动器和四个步进电机)，动力源的输出经传动装置驱动模拟腿的运动，实现正常人体行走步态的模拟。
为便于观测模拟腿与假肢的步态特性，装置中模拟腿的部件均可拆卸，以实现将下肢假肢产品安装在此装置上进行性能的测试，进而对下肢假肢产品进行性能的评价。
本发明的控制系统的软件流程图：图6所示。
本发明的是采集系统的软件流程图：图7所示。
Claims (3)
1.一种下肢假肢步态试验系统由模拟腿、动力源和传动装置以及测控系统组成，模拟腿包括躯干(1)、大腿(2)、小腿(3)、脚板(4)、髋关节(5)、膝关节(6)，大腿阻尼结构(14)、小腿阻尼结构(15)、两套配重结构(9)，其特征在于，所述动力源包括驱动步进电机(7)和步进电机驱动器；所述测控系统包括四角位移传感器(13)、数据采集模块(10)、运动控制卡(12)，计算机处理系统(11)，计算机处理系统(11)经支架固定于地面的外箱体(8)，四角位移传感器(13)分别位于两个髋关节(5)和两个膝关节(6)处，用来采集模拟步态的关节角度变化，并通过数据采集模块(10)将采集的信号传输给计算机处理系统(11)，计算机处理系统(11)经控制系统和采集系统的软件，将采集的人体正常行走时完整步态周期中步态关节角度数据作为控制信号，通过运动控制卡(12)控制动力源，动力源的输出经传动装置驱动模拟腿的运动，用于实现正常人体行走步态的模拟。
2.根据权利要求1所述的下肢假肢步态试验系统，其特征在于，所述大、小腿阻尼结构(14，15)分别安装在大、小腿(2，3)上为大腿(2)和小腿(3)提供阻尼力，防止振动。
3.根据权利要求1所述的下肢假肢步态试验系统，其特征在于，所述配重结构(9)安装在躯干(1)下面支架内用来调整地面反力，模拟不同体重人体的步态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810200228XA CN101357085B (zh) | 2008-09-23 | 2008-09-23 | 下肢假肢步态试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810200228XA CN101357085B (zh) | 2008-09-23 | 2008-09-23 | 下肢假肢步态试验装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101357085A true CN101357085A (zh) | 2009-02-04 |
| CN101357085B CN101357085B (zh) | 2010-12-08 |
Family
ID=40329776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200810200228XA Expired - Fee Related CN101357085B (zh) | 2008-09-23 | 2008-09-23 | 下肢假肢步态试验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101357085B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101856286A (zh) * | 2010-05-19 | 2010-10-13 | 清华大学 | 用于下肢假肢性能测试的双足步行机器人装置 |
| WO2011057285A3 (en) * | 2009-11-09 | 2011-08-04 | Advanced Mechanical Technology, Inc. | System and method for joint motion simulation |
| CN105615886A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-01 | 北京贞正物联网技术有限公司 | 双足步态模拟及足底压力仿真系统及使用方法 |
| CN109431513A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-03-08 | 武汉拓睿传奇科技有限公司 | 一种单足步态模拟及足底压力仿真装置 |
| CN110897766A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-03-24 | 钟海林 | 一种假肢测试设备 |
| CN110974498A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-10 | 钟海林 | 一种假肢测试方法 |
| KR20200087499A (ko) * | 2019-01-11 | 2020-07-21 | 한국기계연구원 | 로봇의족의 시뮬레이션 시스템 및 그 제어방법 |
| CN112370313A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-19 | 天津大学 | 一种抵消重力下肢外骨骼的测试系统与测试方法 |
-
2008
- 2008-09-23 CN CN200810200228XA patent/CN101357085B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011057285A3 (en) * | 2009-11-09 | 2011-08-04 | Advanced Mechanical Technology, Inc. | System and method for joint motion simulation |
| CN102687183A (zh) * | 2009-11-09 | 2012-09-19 | 先进机械技术公司 | 用于关节运动模拟的系统和方法 |
| US8805662B2 (en) | 2009-11-09 | 2014-08-12 | Advanced Mechanical Technology, Inc. | System and method for joint motion simulation |
| CN102687183B (zh) * | 2009-11-09 | 2016-04-20 | 先进机械技术公司 | 用于关节运动模拟的系统和方法 |
| CN101856286A (zh) * | 2010-05-19 | 2010-10-13 | 清华大学 | 用于下肢假肢性能测试的双足步行机器人装置 |
| CN105615886A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-01 | 北京贞正物联网技术有限公司 | 双足步态模拟及足底压力仿真系统及使用方法 |
| CN105615886B (zh) * | 2015-12-29 | 2019-04-05 | 北京贞正物联网技术有限公司 | 双足步态模拟及足底压力仿真系统及使用方法 |
| CN109431513A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-03-08 | 武汉拓睿传奇科技有限公司 | 一种单足步态模拟及足底压力仿真装置 |
| KR102230771B1 (ko) | 2019-01-11 | 2021-03-22 | 한국기계연구원 | 로봇의족의 시뮬레이션 시스템 및 그 제어방법 |
| KR20200087499A (ko) * | 2019-01-11 | 2020-07-21 | 한국기계연구원 | 로봇의족의 시뮬레이션 시스템 및 그 제어방법 |
| CN110974498A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-10 | 钟海林 | 一种假肢测试方法 |
| CN110897766A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-03-24 | 钟海林 | 一种假肢测试设备 |
| CN110974498B (zh) * | 2019-12-23 | 2021-09-07 | 尚琦松 | 一种假肢测试方法 |
| CN110897766B (zh) * | 2019-12-23 | 2021-10-29 | 钟海林 | 一种假肢测试设备 |
| CN112370313A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-19 | 天津大学 | 一种抵消重力下肢外骨骼的测试系统与测试方法 |
| CN112370313B (zh) * | 2020-11-10 | 2022-11-22 | 天津大学 | 一种抵消重力下肢外骨骼的测试系统与测试方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101357085B (zh) | 2010-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101357085B (zh) | 下肢假肢步态试验装置 | |
| US8801802B2 (en) | System and method for data communication with a mechatronic device | |
| CN1878517B (zh) | 仪器化的假足 | |
| US9221177B2 (en) | Neuromuscular model-based sensing and control paradigm for a robotic leg | |
| EP2564815A2 (en) | System and method of synchronizing and communicating with mechatronic devices | |
| US20140343460A1 (en) | Mobile gait force and motion analysis system | |
| Williams et al. | Prosthetic ankle-foot mechanism capable of automatic adaptation to the walking surface | |
| Grabke et al. | Lower limb assistive device design optimization using musculoskeletal modeling: a review | |
| Goh et al. | Development of an integrated CAD–FEA process for below-knee prosthetic sockets | |
| WO2013142343A1 (en) | Variable impedance mechanical interface | |
| KR20200087499A (ko) | 로봇의족의 시뮬레이션 시스템 및 그 제어방법 | |
| CN201260709Y (zh) | 人工下肢假肢步态试验装置 | |
| Cimolato et al. | Hybrid machine learning-neuromusculoskeletal modeling for control of lower limb prosthetics | |
| Dallali et al. | Estimating the multivariable human ankle impedance in dorsi-plantarflexion and inversion-eversion directions using EMG signals and artificial neural networks | |
| Borjian | Design, modeling, and control of an active prosthetic knee | |
| Lecomte et al. | Functional joint center of prosthetic feet during level ground and incline walking | |
| Bhat et al. | Review of the evolution of magnetorheological fluid-based rehabilitative devices: from the perspective of modelling, sensors and control strategies | |
| Andrysek et al. | An electromechanical swing-phase-controlled prosthetic knee joint for conversion of physiological energy to electrical energy: Feasibility study | |
| Gong et al. | Development of an intelligent prosthetic knee control system | |
| Fletcher | Design and validation of a transfemoral amputee walking model with passive prosthesis swing phase control | |
| US20230390088A1 (en) | A test platform system | |
| Tang | Biomechanical analysis of the lower limb amputee socket interface | |
| Mahajan et al. | Simulating the Effects of Anthropometry on the Contralateral Limb of Transtibial Amputees | |
| Olson | Transverse-Plane Ankle Rotation for Lower-Limb Amputees Using Two Novel Prostheses | |
| Shah et al. | Lower Limb Prosthesis Gait Cycle Prediction Analysis Using Gyroscope and Load Cell |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101208 Termination date: 20130923 |