CN104434122A - 用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构 - Google Patents

用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构 Download PDF

Info

Publication number
CN104434122A
CN104434122A CN201410729573.8A CN201410729573A CN104434122A CN 104434122 A CN104434122 A CN 104434122A CN 201410729573 A CN201410729573 A CN 201410729573A CN 104434122 A CN104434122 A CN 104434122A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bar
bondage
thigh
shank
crank
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
Application number
CN201410729573.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104434122B (zh
Inventor
程洪
潘有缘
黄瑞
林西川
邱静
卢军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Buffalo Robot Technology Chengdu Co ltd
Cheng Hong
Chengdu electronics great assets management Co.,Ltd.
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201410729573.8A priority Critical patent/CN104434122B/zh
Publication of CN104434122A publication Critical patent/CN104434122A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104434122B publication Critical patent/CN104434122B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1121—Determining geometric values, e.g. centre of rotation or angular range of movement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1071—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof measuring angles, e.g. using goniometers

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

本发明涉及人体外骨骼行走机器人，具体涉及一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，包括摇杆（6）、连架杆（7）、小腿绑缚杆（8）和大腿绑缚杆（9）；所述小腿绑缚杆（8）成L形状，其一段通过小腿绑缚外壳（2）和骨骼小腿（1）固定，另一段的端部和连架杆（7）的一端活动连接；所述大腿绑缚杆（9）的底部和小腿绑缚杆（8）的弯折处活动连接，大腿绑缚杆（9）通过大腿绑缚外壳（3）和骨骼大腿（4）固定，并且其顶部和摇杆（6）的一端活动连接等特征。本发明使得编码器的线数充分利用，增加灵敏度，优化测试结果，使用适合的绑缚力便能满足固定的要求，很舒适，容易购买和加工，价格低廉。

Description

用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构
技术领域
本发明涉及人体外骨骼行走机器人，具体涉及一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构。
背景技术
人体外骨骼行走机器人，是指套在人体外面、辅助人行走的机器人，也称“可穿戴机器人”。
在人体外骨骼行走机器人的测试中，需要对人体下肢关节角度数据进行测量，而现在常用的测试方法是直接将编码器放置于下肢各关节处，再将编码器相对转动的两部分用魔术贴固定到相应相对转动的人体上，或者直接将编码器固定到外骨骼上面进行测量，这种测量方法主要存以下缺点：
1）利用直接固定到人体下肢关节的方法，由于人体行走过程中各关节相对旋转角度较小，无法使得编码器线数得到成分利用，灵敏度不高，影响测试结果。
2）用魔术贴固定到人体上，由于魔术贴本身比较软，不能和人体紧密贴合，这一缺点在测量髋部转角时表现尤为突出，以至于不得不增加绑缚力，这会使得人体舒适度大大下降。
3）如果仅仅为了测试角度数据制作一个外骨骼，太过昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，解决目前用于人体外骨骼行走机器人的人体下肢关节角度数据测量方式由于关节转动角度小而导致测量精度低，所用装置本身位置不稳固，而且成本过高的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，包括摇杆、连架杆、小腿绑缚杆和大腿绑缚杆；所述小腿绑缚杆成L形状，其一段通过小腿绑缚外壳和骨骼小腿固定，另一段的端部和连架杆的一端活动连接；所述大腿绑缚杆的底部和小腿绑缚杆的弯折处活动连接，大腿绑缚杆通过大腿绑缚外壳和骨骼大腿固定，并且其顶部和摇杆的一端活动连接；所述摇杆的另一端和连架杆的另一端活动连接；所述摇杆和大腿绑缚杆的连接处设有编码器，所述编码器的外壳通过第一轴套和第一挡圈固定安装在摇杆上，所述编码器的转动轴穿过摇杆后，通过第二轴套和所述大腿绑缚杆上的第一轴螺纹连接，所述编码器和控制中心无线连接。
更进一步的技术方案是，所述小腿绑缚杆和大腿绑缚杆之间通过第二轴穿过带有轴承螺纹孔相互连接，并有两个第二挡圈分别安装在轴承小腿绑缚杆和大腿绑缚杆的外侧。
更进一步的技术方案是，所述小腿绑缚杆的弯折处角度为70.58°。
更进一步的技术方案是，所述摇杆长42.7mm、连架杆长134.78mm、小腿绑缚杆长100mm、大腿绑缚杆长117.1mm，所述摇杆的运动范围为60°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过曲柄摇杆机构将转动角度放大，即将人体行走过程中各关节转动的小角度，转化为大角度，最终使得编码器的线数充分利用，增加灵敏度，优化测试结果；本发明采用类人的绑缚支架连接机械结构和人体，使用适合的绑缚力便能满足固定的要求，很舒适；本发明所需零部件容易购买和加工，价格低廉。
附图说明
图1为本发明用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构一个实施例的结构示意图。
图2为图1所示本发明的安装状态图。
图3为图1所示本发明中的编码器具体安装结构示意图。
图4为本发明的小腿绑缚杆和大腿绑缚杆的连接关系示意图。
图中：1-骨骼小腿，2-小腿绑缚外壳，3-大腿绑缚外壳，4-骨骼大腿，5-曲柄摇杆机构，6-摇杆，7-连架杆，8-小腿绑缚杆，9-大腿绑缚杆，10-轴承，11-第二轴，12-第二挡圈，13-第一轴，14-第二轴套，15-第一挡圈、16-第一轴套、17-编码器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1、图2和图3示出了本发明用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构的一个实施例：一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，包括摇杆6、连架杆7、小腿绑缚杆8和大腿绑缚杆9；所述小腿绑缚杆8成L形状，其一段通过小腿绑缚外壳2和骨骼小腿1固定，另一段的端部和连架杆7的一端活动连接；所述大腿绑缚杆9的底部和小腿绑缚杆8的弯折处活动连接，大腿绑缚杆9通过大腿绑缚外壳3和骨骼大腿4固定，并且其顶部和摇杆6的一端活动连接；所述摇杆6的另一端和连架杆7的另一端活动连接；所述摇杆6和大腿绑缚杆9的连接处设有编码器17，所述编码器17的外壳通过第一轴套16和第一挡圈15固定安装在摇杆6上，所述编码器17的转动轴穿过摇杆6后，通过第二轴套14和所述大腿绑缚杆9上的第一轴13螺纹连接，所述编码器17和控制中心无线连接。
由图2可知，本曲柄摇杆机构5上的小腿绑缚杆是通过小腿绑缚外壳2固定在骨骼小腿1上，大腿绑缚杆是通过大腿绑缚外壳3固定在骨骼大腿4上。
图4示出了本发明用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构的一个优选实施例，所述小腿绑缚杆8和大腿绑缚杆9之间通过第二轴11穿过带有轴承10螺纹孔相互连接，并有两个第二挡圈12分别安装在轴承小腿绑缚杆8和大腿绑缚杆9的外侧，使得整个行走过程中，摩擦力最小。
根据本发明用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构的另一个优选实施例，所述小腿绑缚杆8的弯折处角度为70.58°。
由于人体行走的时候膝关节的运动范围为15°-75°，间隔为60度，根据本发明用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构的另一个优选实施例，所述摇杆6长42.7mm、连架杆7长134.78mm、小腿绑缚杆8长100mm、大腿绑缚杆9长117.1mm，所述摇杆6的运动范围为60°，这样的曲柄摇杆机构，摇杆的运动范围为70.58°-130.58°。这里应注意，使得四杆机构中摇杆的运动范围为60°的可行解有无穷个，这里仅仅取其中一个解，其他的解也是按照这个思路所得出。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，其特征在于：包括摇杆（6）、连架杆（7）、小腿绑缚杆（8）和大腿绑缚杆（9）；所述小腿绑缚杆（8）成L形状，其一段通过小腿绑缚外壳（2）和骨骼小腿（1）固定，另一段的端部和连架杆（7）的一端活动连接；所述大腿绑缚杆（9）的底部和小腿绑缚杆（8）的弯折处活动连接，大腿绑缚杆（9）通过大腿绑缚外壳（3）和骨骼大腿（4）固定，并且其顶部和摇杆（6）的一端活动连接；所述摇杆（6）的另一端和连架杆（7）的另一端活动连接；所述摇杆（6）和大腿绑缚杆（9）的连接处设有编码器（17），所述编码器（17）的外壳通过第一轴套（16）和第一挡圈（15）固定安装在摇杆（6）上，所述编码器（17）的转动轴穿过摇杆（6）后，通过第二轴套（14）和所述大腿绑缚杆（9）上的第一轴（13）螺纹连接，所述编码器（17）和控制中心无线连接。
2.根据权利要求1所述的用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，其特征在于：所述小腿绑缚杆（8）和大腿绑缚杆（9）之间通过第二轴（11）穿过带有轴承（10）螺纹孔相互连接，并有两个第二挡圈（12）分别安装在轴承小腿绑缚杆（8）和大腿绑缚杆（9）的外侧。
3.根据权利要求1所述的用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，其特征在于：所述小腿绑缚杆（8）的弯折处角度为70.58°。
4.根据权利要求1所述的用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，其特征在于：所述摇杆（6）长42.7mm、连架杆（7）长134.78mm、小腿绑缚杆（8）长100mm、大腿绑缚杆（9）长117.1mm，所述摇杆（6）的运动范围为60°。
CN201410729573.8A 2014-12-04 2014-12-04 用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构 Active CN104434122B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410729573.8A CN104434122B (zh) 2014-12-04 2014-12-04 用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410729573.8A CN104434122B (zh) 2014-12-04 2014-12-04 用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104434122A true CN104434122A (zh) 2015-03-25
CN104434122B CN104434122B (zh) 2016-08-24

Family

ID=52881426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410729573.8A Active CN104434122B (zh) 2014-12-04 2014-12-04 用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104434122B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105962900A (zh) * 2016-06-17 2016-09-28 山东师范大学 一种平行于人体轴线的主动动觉方位测试装置及测试方法
CN106037753A (zh) * 2016-07-06 2016-10-26 电子科技大学 一种基于多传感融合的可穿戴数据采集系统及其方法
CN106983639A (zh) * 2017-05-16 2017-07-28 重庆博创声远科技有限公司 一种辅助偏瘫患者行走装置
CN109464264A (zh) * 2018-11-30 2019-03-15 内蒙古工业大学 一种人体下肢助力设备
CN112947149A (zh) * 2021-01-28 2021-06-11 深圳市中医院 一种基于红外传感的智能膝关节状态监测系统及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1571392A (en) * 1977-02-01 1980-07-16 Secr Social Service Brit Reciprocal walker
US5178595A (en) * 1992-02-13 1993-01-12 Macgregor Douglas Walking device to assist those with an injury to a lower limb
CN101361692A (zh) * 2008-09-11 2009-02-11 哈尔滨工程大学 六杆仿人步态助力行走机构
CN201424067Y (zh) * 2009-06-24 2010-03-17 吴玉禄 使用曲柄摇杆的步行机构
CN202477697U (zh) * 2012-01-09 2012-10-10 上海理工大学 下肢关节活动度测试仪
JP2013005881A (ja) * 2011-06-23 2013-01-10 Toyota Motor Corp 歩行補助装置
CN102973337A (zh) * 2012-09-25 2013-03-20 电子科技大学 一种具有承重自锁功能的主动式膝关节结构
CN103263339A (zh) * 2013-05-17 2013-08-28 大连交通大学 老年人外骨骼助行机器人及防摔倒步态的仿生控制方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1571392A (en) * 1977-02-01 1980-07-16 Secr Social Service Brit Reciprocal walker
US5178595A (en) * 1992-02-13 1993-01-12 Macgregor Douglas Walking device to assist those with an injury to a lower limb
CN101361692A (zh) * 2008-09-11 2009-02-11 哈尔滨工程大学 六杆仿人步态助力行走机构
CN201424067Y (zh) * 2009-06-24 2010-03-17 吴玉禄 使用曲柄摇杆的步行机构
JP2013005881A (ja) * 2011-06-23 2013-01-10 Toyota Motor Corp 歩行補助装置
CN202477697U (zh) * 2012-01-09 2012-10-10 上海理工大学 下肢关节活动度测试仪
CN102973337A (zh) * 2012-09-25 2013-03-20 电子科技大学 一种具有承重自锁功能的主动式膝关节结构
CN103263339A (zh) * 2013-05-17 2013-08-28 大连交通大学 老年人外骨骼助行机器人及防摔倒步态的仿生控制方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105962900A (zh) * 2016-06-17 2016-09-28 山东师范大学 一种平行于人体轴线的主动动觉方位测试装置及测试方法
CN106037753A (zh) * 2016-07-06 2016-10-26 电子科技大学 一种基于多传感融合的可穿戴数据采集系统及其方法
CN106037753B (zh) * 2016-07-06 2019-08-13 电子科技大学 一种基于多传感融合的可穿戴数据采集系统及其方法
CN106983639A (zh) * 2017-05-16 2017-07-28 重庆博创声远科技有限公司 一种辅助偏瘫患者行走装置
CN109464264A (zh) * 2018-11-30 2019-03-15 内蒙古工业大学 一种人体下肢助力设备
CN109464264B (zh) * 2018-11-30 2020-09-18 内蒙古工业大学 一种人体下肢助力设备
CN112947149A (zh) * 2021-01-28 2021-06-11 深圳市中医院 一种基于红外传感的智能膝关节状态监测系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104434122B (zh) 2016-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104434122A (zh) 用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构
CN106489030A (zh) 致动器装置、动力辅助机器人以及仿人机器人
Junius et al. Biarticular elements as a contributor to energy efficiency: biomechanical review and application in bio-inspired robotics
CN111158494A (zh) 姿势矫正装置及姿势矫正方法
CN205094871U (zh) 多模态移位台及其中的平行连杆式承载机构
Yanjun et al. Finite Element Simulation of Soldier Lower Extremity Exoskeleton.
CN102499858A (zh) 康复机器人安全肩关节
CN109549769A (zh) 一种模块化可穿戴肢体连接固定接口装置
Chiou et al. A Novel Wearable Upper-Limb Rehabilitation Assistance Exoskeleton System Driven by Fluidic Muscle Actuators
Arcidiacono et al. Design of a measurement system for the estimation of the knee kinematics
CN104887363A (zh) 一种可自动补偿长度的外骨骼膝关节
CN104374497B (zh) 一种双向测力传感器系统
CN105643609A (zh) 一种人机交互力检测装置
CN209484143U (zh) 一种小拉杆型膨胀节
CN205054617U (zh) 一种便携式担架
CN103239307B (zh) 一种助力型外骨骼用负重承载效率检测方法
CN103549958B (zh) 一种用于关节骨折康复进程测量仪
CN214966469U (zh) 跨桥式手足外固定支架
CN104042414A (zh) 一种可伸缩担架
Koo et al. SoftGait: compliant walking assistance via pneumatically actuated robot legs
CN205338862U (zh) 模块式平拖把
CN204157823U (zh) 一种新型医用拐杖
Xie et al. Exoskeleton robot system based on real-time gait analysis for walking assist
Shen et al. Development of lower limb rehabilitation evaluation system based on virtual reality technology
CN203988705U (zh) 一种可伸缩担架

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170920

Address after: 610213 No. 2039, south section of Tianfu Road, Chengdu hi tech Zone, Sichuan

Patentee after: BUFFALO ROBOT TECHNOLOGY (CHENGDU) Co.,Ltd.

Address before: 610054, No. two, section four, Jianshe North Road, Chengdu, Sichuan, Chenghua District

Co-patentee before: Cheng Hong

Patentee before: Chengdu electronics great assets management Co.,Ltd.

Effective date of registration: 20170920

Address after: 610054, No. two, section four, Jianshe North Road, Chengdu, Sichuan, Chenghua District

Co-patentee after: Cheng Hong

Patentee after: Chengdu electronics great assets management Co.,Ltd.

Address before: 611731 Chengdu province high tech Zone (West) West source Avenue, No. 2006

Patentee before: University of Electronic Science and Technology of China