CN107468387B - 一种假肢膝关节测试设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种假肢膝关节测试设备，用于对膝上假肢的膝关节部位进行摆动测试，具有这样的特征，包括：支架体，包括竖直设置的四个架杆和设置在四个架杆的顶端上的矩形框架；假腿摆动装置，包括用于模拟正常人腿的假腿组件和用于驱动假腿组件摆动的假腿驱动组件；膝关节摆动装置，用于安装膝上假肢并带动膝上假肢的膝关节部位进行摆动，包括安装在矩形框架上并且与膝上假肢的大腿件相固定的第一大腿摆动杆、膝关节驱动组件和设置在第一大腿摆动杆的底部上的膝关节固定件；以及地面装置，用于模拟相对运动的地面，其中，假腿组件包括安装在矩形框架上的第二大腿摆动杆、安装在第二大腿摆动杆上的小腿摆动杆和设置在小腿摆动杆底部上的假脚。

Description

一种假肢膝关节测试设备
技术领域
本发明涉及一种测试设备，具体涉及一种假肢膝关节测试设备。
背景技术
假腿是下肢截肢患者用于支撑体重、代偿运动功能、恢复日常生活和工作的特殊器具，而膝关节是下肢假肢的关键。膝关节结构虽然十分复杂却具有很高的灵活性，可以协同其他器官完成多种动作。
截肢者不但承受着巨大的生理痛苦和心理创伤，从经济角度来看，也造成了家庭和社会的负担。目前的医疗水平尚不能使残肢再生，因此截肢患者运动功能的恢复只能以安装假肢为主，也即通过穿戴下肢假肢代替健康肢体的功能，来完成日常生活中一些基本活动，帮助患者恢复行走能力，在患者穿戴之前模拟穿戴的效果也十分重要。为了测试下肢假肢的性能，也需要进行假肢系统功能模拟并且对其进行测评。
但是，目前我国还没有自主知识产权的智能仿生膝关节产品，国内的假肢也缺少相关的测评，对膝关节方面设计进展也比较缓慢，因此，截肢者急切需求一种能够模拟正常人行走的步态的假肢膝关节测试设备。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种假肢膝关节测试设备。
本发明提供了一种假肢膝关节测试设备，用于对膝上假肢的膝关节部位进行摆动测试，具有这样的特征，包括：支架体，包括竖直设置的四个架杆和设置在四个架杆的顶端上的矩形框架；假腿摆动装置，包括用于模拟正常人腿的假腿组件和用于驱动假腿组件摆动的假腿驱动组件；膝关节摆动装置，用于安装膝上假肢并带动膝上假肢的膝关节部位进行摆动，包括安装在矩形框架上并且与膝上假肢的大腿件相固定的第一大腿摆动杆、膝关节驱动组件和设置在第一大腿摆动杆的底部上的膝关节固定件；以及地面装置，用于模拟相对运动的地面，其中，假腿组件包括安装在矩形框架上的第二大腿摆动杆、安装在第二大腿摆动杆上的小腿摆动杆和设置在小腿摆动杆底部上的假脚。
在本发明提供的假肢膝关节测试设备中，还可以具有这样的特征：其中，支架体的材质为钢材。
在本发明提供的假肢膝关节测试设备中，还可以具有这样的特征：其中，第一大腿摆动杆、第二大腿摆动杆、小腿摆动杆和膝关节固定件的材质均为铝合金。
在本发明提供的假肢膝关节测试设备中，还可以具有这样的特征：其中，小腿摆动杆通过同步带连接在第二大腿摆动杆上。
在本发明提供的假肢膝关节测试设备中，还可以具有这样的特征：其中，假腿驱动组件包括第二大腿摆动电机和小腿摆动电机，第二大腿摆动电机驱动第二大腿摆动杆摆动，小腿摆动电机驱动小腿摆动杆摆动，从而模拟正常人腿进行摆动。
在本发明提供的假肢膝关节测试设备中，还可以具有这样的特征：其中，膝关节驱动组件包括设置在第一大腿摆动杆上的第一大腿摆动电机，第一大腿摆动电机驱动第一大腿摆动杆和膝关节固定件摆动，从而带动膝关节进行摆动。
在本发明提供的假肢膝关节测试设备中，还可以具有这样的特征：其中，地面装置，位于假脚的下方，包括：多个转动固定件，分别设置在每个架杆的下部；两个转动轴，分别为前转动轴和后转动轴，每个转动轴的两端分别安装在对应的两个转动固定件内；皮带，设置在多个转动轴的外侧；同步带轮，设置在皮带的内侧；传动带电机，与后转动轴连接，传动带电机驱动后转动轴转动从而带动同步带轮转动进而驱动皮带转动。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的一种假肢膝关节测试设备，因为采用了假腿摆动装置，使得该装置能够模拟正常人腿行走时的步态，从而与膝上假肢的支关节的摆动步态进行对比，进而分析膝上假肢膝关节的行走状态，并测试其性能。因此本发明设计的假肢膝关节测试设备具有结构简洁、安装方便和测试效果好的特点。
附图说明
图1是本发明的实施例中假肢膝关节测试设备的结构示意图；
图2是本发明的实施例中假肢膝关节测试设备的剖视图；
图3是本发明的实施例中假肢膝关节测试设备的俯视图；
图4是本发明的实施例中假肢膝关节测试设备的局部剖视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
<实施例>
图1是本发明的实施例中假肢膝关节测试设备的结构示意图，图2是本发明的实施例中假肢膝关节测试设备的剖视图，图3是本发明的实施例中假肢膝关节测试设备的俯视图。
如图1、图2和图3所示，假肢膝关节测试设备100用于对膝上假肢的膝关节部位进行摆动测试，包括：支架体10、假腿摆动装置20、膝关节摆动装置30和地面装置40。
如图1所示，支架体10包括竖直设置的四个架杆11和设置在四个架杆11的顶端上的矩形框架12。在本实施例中，支架体10的材质为钢材。
如图1和图2所示，假腿摆动装置20包括用于模拟正常人腿的假腿组件21和用于驱动假腿组件摆动的假腿驱动组件22。
假腿组件21包括安装在矩形框架12上的第二大腿摆动杆211、安装在第二大腿摆动杆211上的小腿摆动杆212和设置在小腿摆动杆212底部上的假脚213。在本实施例中，小腿摆动杆212通过同步带(图中未示出)连接在第二大腿摆动杆211上，第二大腿摆动杆211和小腿摆动杆212的材质均为铝合金。
假腿驱动组件22包括与第二大腿摆动杆211连接的第二大腿摆动电机221和与小腿摆动杆212连接的小腿摆动电机222，第二大腿摆动电机221驱动第二大腿摆动杆211摆动，小腿摆动电机222驱动小腿摆动杆212摆动，从而模拟正常人腿进行摆动。
如图1和图2所示，膝关节摆动装置30用于安装膝上假肢并带动膝上假肢的膝关节部位进行摆动，包括安装在矩形框架12上并且与膝上假肢的大腿件相固定的第一大腿摆动杆31、膝关节驱动组件32和设置在第一大腿摆动杆31的底部上的膝关节固定件33。
膝关节驱动组件32包括设置在第一大腿摆动杆31上的第一大腿摆动电机321，第一大腿摆动电机321驱动第一大腿摆动杆31和膝关节固定件33摆动，从而带动膝关节进行摆动。
图4是本发明的实施例中假肢膝关节测试设备的局部剖视图。
如图1和图4所示，地面装置40用于模拟相对运动的地面，位于假脚213的下方，包括：四个转动固定件41、两个转动轴42、皮带43、同步带轮44和传动带电机45。
四个转动固定件41分别设置在每个架杆11的下部。
两个转动轴42，分别为前转动轴和后转动轴，每个转动轴42的两端分别安装在对应的两个转动固定件41内。
皮带43设置在两个转动轴42的外侧。
同步带轮44设置在皮带43的内侧。
传动带电机45的输出端与后转动轴的输入端连接。
传动带电机45驱动转动轴42转动从而带动同步带轮44转动进而驱动皮带43转动。
假肢膝关节测试设备100的工作流程如下：
将待测试的上膝假肢的大腿件固定在第一大腿摆动杆31上，并将上膝假肢的膝关节固定在膝关节固定件33上。
调整控制传动带电机45按照0.5m/s的速度进行转动。
第一大腿摆动电机321驱动第一大腿摆动杆31按照正常人的摆动曲线进行摆动，从而带动膝关节固定件33上的待测试上膝假肢膝关节进行摆动。
第二大腿摆动电机221和小腿摆动电机222也按照正常人的摆动曲线分别去驱动第二大腿摆动杆211和小腿摆动杆212运动。
实验人员通过观察对比两边摆动的角度和速度，进而分析测试上膝假肢的性能。
调整控制传动带电机45分别按照1m/s和1.5m/s的速度进行转动，重复上述过程。
实施例的作用与效果
根据本实施例提到的一种假肢膝关节测试设备，因为采用了假腿摆动装置，使得该装置能够模拟正常人腿行走时的步态，从而与上膝假肢支关节的摆动步态进行对比，进而分析假肢膝关节的行走状态，并测试其性能。
因为采用了皮带来模拟相对运动的地面，使得对假肢膝关节的性能评价更加准确。
因此本发明设计的假肢膝关节测试设备具有结构简洁、安装方便和测试效果好的特点。

Claims (7)

1.一种假肢膝关节测试设备，用于对膝上假肢的膝关节部位进行摆动测试，包括假腿摆动装置，该假腿摆动装置包括用于模拟正常人腿的假腿组件和用于驱动所述假腿组件摆动的假腿驱动组件，所述假腿组件包括第二大腿摆动杆、小腿摆动杆以及假脚，其特征在于，还包括：
支架体，包括竖直设置的四个架杆和设置在所述四个架杆的顶端上的矩形框架；
膝关节摆动装置，用于安装所述膝上假肢并带动所述膝上假肢的膝关节部位进行摆动，包括安装在所述矩形框架上并且与所述膝上假肢的大腿件相固定的第一大腿摆动杆、膝关节驱动组件和设置在所述第一大腿摆动杆的底部上的膝关节固定件；以及
地面装置，用于模拟相对运动的地面，
其中，所述第二大腿摆动杆安装在所述矩形框架上，
所述小腿摆动杆安装在所述第二大腿摆动杆上，
所述假脚设置在所述小腿摆动杆底部上。
2.根据权利要求1所述的下肢假肢测试装置，其特征在于：
其中，所述支架体的材质为钢材。
3.根据权利要求1所述的下肢假肢测试装置，其特征在于：
其中，所述第一大腿摆动杆、第二大腿摆动杆、小腿摆动杆和膝关节固定件的材质均为铝合金。
4.根据权利要求1所述的下肢假肢测试装置，其特征在于：
其中，所述小腿摆动杆通过同步带连接在所述第二大腿摆动杆上。
5.根据权利要求1所述的下肢假肢测试装置，其特征在于：
其中，所述假腿驱动组件包括第二大腿摆动电机和小腿摆动电机，
所述第二大腿摆动电机驱动所述第二大腿摆动杆摆动，所述小腿摆动电机驱动所述小腿摆动杆摆动，从而模拟所述正常人腿进行摆动。
6.根据权利要求1所述的下肢假肢测试装置，其特征在于：
其中，所述膝关节驱动组件包括设置在所述第一大腿摆动杆上的第一大腿摆动电机，
所述第一大腿摆动电机驱动所述第一大腿摆动杆和所述膝关节固定件摆动，从而带动膝关节进行摆动。
7.根据权利要求1所述的下肢假肢测试装置，其特征在于：
其中，所述地面装置，位于所述假脚的下方，包括：
多个转动固定件，分别设置在每个所述架杆的下部；
两个转动轴，分别为前转动轴和后转动轴，每个所述转动轴的两端分别安装在对应的两个所述转动固定件内；
皮带，设置在多个所述转动轴的外侧；
同步带轮，设置在所述皮带的内侧；
传动带电机，与所述后转动轴连接，
所述传动带电机驱动所述后转动轴转动从而带动所述同步带轮转动进而驱动所述皮带转动。
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