CN108318236A - 生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，包括肢体固定装置、挤压磨损装置、冲击嵌套磨损装置和支撑平台，所述支撑平台包括平台底座、第一工作台和第二工作台，所述第一工作台固定设置于所述平台底座上，所述第二工作台设置于所述第一工作台上方，且所述第二工作台能够相对所述第一工作台移动，所述挤压磨损装置和所述冲击嵌套磨损装置设置于所述第二工作台上，所述肢体固定装置设置于所述平台底座上且能够在所述平台底座上移动。本发明能够准确真实的测定肢体断口皮肤与假肢接触产生的复杂应力条件下的磨损情况。
Description
技术领域
本发明涉及实验设备技术领域，具体涉及一种生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统。
背景技术
残疾人占据当今社会一定比例，假肢的使用，无疑给大量残疾人带来生活便利，而假肢与肢体断口皮肤的冲击和磨损情况决定着使用者的舒适度，准确真实的测定肢体断口皮肤与假肢接触产生的复杂应力条件下的磨损情况，对假肢的使用者来说具有重大意义。而市场上测试皮肤磨损的机构只能做出固定压力的平移磨损，而假肢与肢体间的接触损伤，则是冲击和磨损共同作用的结果。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，用于准确真实的测定肢体断口皮肤与假肢接触产生的复杂应力条件下的磨损情况。
考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，包括肢体固定装置、挤压磨损装置、冲击嵌套磨损装置和支撑平台，所述支撑平台包括平台底座、第一工作台和第二工作台，所述第一工作台固定设置于所述平台底座上，所述第二工作台设置于所述第一工作台上方，且所述第二工作台能够相对所述第一工作台移动，所述挤压磨损装置和所述冲击嵌套磨损装置设置于所述第二工作台上，所述肢体固定装置设置于所述平台底座上且能够在所述平台底座上移动。
为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：
根据本发明的一个实施方案，所述肢体固定装置包括肢体固定底座、可调节升降杆、平移丝杆和肢体放置台，所述平台底座上设置滑槽，所述肢体固定底座与所述滑槽滑动连接，所述可调节升降杆设置于所述肢体固定底座上，所述肢体放置台设置于所述可调节升降杆上，所述平移丝杆安装在所述肢体放置台上，用于控制所述肢体放置台的水平移动。
根据本发明的另一个实施方案，所述肢体放置台上设置弧形凹槽，所述弧形凹槽两侧设置穿孔。
根据本发明的另一个实施方案，用导轨代替所述滑槽。
根据本发明的另一个实施方案，所述挤压磨损装置包括水平移动杆、滑块、水平控制轮、同步带、带轮承座、第一伺服电机和传动轮，所述第一伺服电机放置在支撑平台上，所述第一伺服电机带动传动轮，所述传动轮通过传动带带动水平控制轮运转，水平控制轮轮面上通过铰链方式装有滑块，水平移动杆为一“T”形连杆，水平移动杆上设有垂直与地面的滑动轨道凹槽，所述滑块与所述水平移动杆的竖直槽形成移动副，从而把水平控制轮旋转运动转化为水平移动杆的水平运动。
根据本发明的另一个实施方案，还包括竖直移动杆、滑动轨道、第一滚子、实验件安装架和可拆卸实验件，所述水平移动杆中部设置孔，所述竖直移动杆穿过所述水平移动杆中部的孔形成移动副，所述竖直移动杆尾部设置第一滚子，所述第一滚子放置于所述滑动轨道内形成滚子凸轮副，所述可拆卸实验件安装在实验件安装架上。
根据本发明的另一个实施方案，所述可拆卸实验件上设置第一压力传感器。
本发明还可以是：
根据本发明的另一个实施方案，所述嵌套磨损装置包括第二伺服电机、凸轮、冲击连杆、侧面磨损装置、磨损实验件、第二压力传感器、第一弹簧、长臂、控制电机、转换装置、螺纹套筒、第二弹簧、横臂、冲击实验安装架、第三弹簧、冲击实验件，所述第二伺服电机安装于所述支撑平台上，所述第二伺服电机带动所述凸轮运动，所述冲击连杆一端装有第二滚子，所述第二滚子与所述凸轮形成滚子凸轮，所述冲击连杆另一端连接冲击实验安装架，所述冲击实验安装架上套有第三弹簧，所述冲击实验安装架上通过螺钉安装有冲击实验件，所述冲击实验件上安装第二压力传感器；所述侧面磨损装置与长臂用铰链连接，所述第一弹簧连接长臂和侧面磨损装置，用于在运动时产生震动效果以模拟实际情况，所述长臂与转换装置转动连接，所述转换装置转动角度由控制电机控制，所述转换装置套在所述横臂上。
根据本发明的另一个实施方案，所述横臂上套有螺纹套筒和第二弹簧，通过所述螺纹套筒控制位于所述横臂两端的两个转换装置的距离。
根据本发明的另一个实施方案，所述支撑平台还包括第一丝杆装置和第二丝杆装置，所述第一丝杆装置和第二丝杆装置设置于所述第一工作台和第二工作台之间，通过第一丝杆装置和第二丝杆装置使所述第二工作台相对所述第一工作台做横向或纵向运动。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：
本发明的一种生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，1)仿真程度较高，可模拟多情况皮肤磨损；2)设备与皮肤紧贴度高，速度可调，得的实验数据真实可靠；3)可通过更换不同磨损材料可改变实验目的；4)设备对于常人与残疾人均能测试。
附图说明
为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
图1为根据本发明一实施例的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统的一侧面结构示意图；
图2为根据本发明一实施例的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统的另一侧面结构示意图；
图3为根据本发明一实施例的肢体固定装置的结构示意图；
图4为根据本发明一实施例的肢体固定装置的部分结构示意图；
图5为根据本发明一实施例的竖直移动杆的结构示意图；
图6为根据本发明一实施例的嵌套磨损装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1和图2所示，图1为根据本发明一实施例的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统的一侧面结构示意图，图2为根据本发明一实施例的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统的另一侧面结构示意图，一种生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，包括肢体固定装置1、挤压磨损装置2、冲击嵌套磨损装置3和支撑平台4，所述支撑平台4包括平台底座404、第一工作台401和第二工作台407，所述第一工作台401固定设置于所述平台底座404上，所述第二工作台407设置于所述第一工作台401上方，且所述第二工作台407能够相对所述第一工作台401移动，所述挤压磨损装置2和所述冲击嵌套磨损装置3设置于所述第二工作台407上，所述肢体固定装置1设置于所述平台底座404上且能够在所述平台底座404上移动。
以及支撑平台4还可包括工字钢405、第一丝杆装置402和第二丝杆装置406，所述第一丝杆装置402和第二丝杆装置406设置于所述第一工作台401和第二工作台407之间，通过第一丝杆装置402和第二丝杆装置406使所述第二工作台407相对所述第一工作台401做横向或纵向运动。具体地，平台底座404放置于地面，通过四个工字钢405将第一工作台支撑起来，第一丝杆装置402的丝杆可以拖动第二工作台407做横向运动，第二丝杆装置406可以拖动第二工作台407做纵向运动，根据需求可实时调节。
如图3所示，图3为根据本发明一实施例的肢体固定装置的结构示意图，肢体固定装置1包括肢体固定底座101、可调节升降杆102、平移丝杆103和肢体放置台104。再结合图1所示，平台底座404上设置滑槽。所述肢体固定底座101与所述滑槽滑动连接，所述可调节升降杆102设置于所述肢体固定底座101上，可根据受测者高度进行调整，所述肢体放置台104设置于所述可调节升降杆102上，所述平移丝杆103安装在所述肢体放置台104上，用于控制所述肢体放置台104的水平移动，根据需要调节进行不同的实验。
优选地，所述肢体放置台104上设置弧形凹槽，弧形凹槽内用于肢体放置，所述弧形凹槽两侧设置穿孔105。本实施例中两对穿孔105在弧形凹槽两侧，皮带穿过穿孔，实现肢体固定。
以上的滑槽可用导轨代替，与之等同也可称滑动卡槽。即底座101安装于支撑平台4上，在一定轨道内进行滑动，通过距离调整，实现肢体安放，优化受测者舒适度。
如图4所示，图4为根据本发明一实施例的肢体固定装置的部分结构示意图，挤压磨损装置2包括水平移动杆201、滑块202、水平控制轮203、同步带204、带轮承座205、第一伺服电机206和传动轮207，所述第一伺服电机206放置在支撑平台4上，所述第一伺服电机206带动传动轮207，所述传动轮207通过传动带204带动水平控制轮203运转，水平控制轮203轮面上通过铰链方式装有滑块202，水平移动杆201为一“T”形连杆，水平移动杆201上设有垂直与地面的滑动轨道凹槽，所述滑块202与所述水平移动杆201的竖直槽形成移动副，从而把水平控制轮203旋转运动转化为水平移动杆201的水平运动。
以及还包括竖直移动杆208、滑动轨道209、第一滚子210、实验件安装架211和可拆卸实验件212，所述水平移动杆201中部设置孔，所述竖直移动杆208穿过所述水平移动杆201中部的孔形成移动副，使得两者只能做竖直方向的相对滑动。如图5所示，图5为根据本发明一实施例的竖直移动杆的结构示意图，所述竖直移动杆208尾部设置第一滚子210，所述第一滚子210放置于所述滑动轨道209内形成滚子凸轮副，滑动轨道209可以将斜率增大以模仿冲击效果，当水平移动杆201工作时，竖直移动杆208通过滑动轨道209实现竖直方向往复运动。所述可拆卸实验件212通过螺钉安装在实验件安装架211上。
所述可拆卸实验件212安装在实验件安装架211上。
所述可拆卸实验件212上设置第一压力传感器213。
如图6所示，图6为根据本发明一实施例的嵌套磨损装置的结构示意图，所述嵌套磨损装置3包括第二伺服电机301、凸轮302、冲击连杆303、侧面磨损装置304、磨损实验件305、第二压力传感器306、第一弹簧307、长臂308、控制电机309、转换装置310、螺纹套筒311、第二弹簧312、横臂313、冲击实验安装架314、第三弹簧315、冲击实验件316，所述第二伺服电机301安装于所述支撑平台4上，所述第二伺服电机301带动所述凸轮302运动，其中凸轮可拆卸更换，实现不同的冲击频率，所述冲击连杆303一端装有第二滚子，所述第二滚子与所述凸轮302形成滚子凸轮，所述冲击连杆303另一端连接冲击实验安装架314，所述冲击实验安装架314上套有第三弹簧315，所述冲击实验安装架314上通过螺钉安装有冲击实验件316，所述冲击实验件316上安装第二压力传感器306；所述侧面磨损装置304与长臂308用铰链连接，所述第一弹簧307连接长臂308和侧面磨损装置304，用于在运动时产生震动效果以模拟实际情况，所述长臂308与转换装置310转动连接，所述转换装置310转动角度由控制电机309控制，所述转换装置310套在所述横臂313上。
所述横臂313上套有螺纹套筒311和第二弹簧312，通过所述螺纹套筒311控制位于所述横臂313两端的两个转换装置310的距离，以控制实验时侧面磨损装置304肢体的夹紧力，根据测试人肢体实际情况，可对控制电机309、螺纹套筒311进行调整。
基于上述装置的实验过程：
一：挤压磨损实验
1.根据试验情况，选取实验所需可拆卸实验件212。
2.将受测者肢体放置于肢体放置台104上，并用皮带进行固定，调整可调节升降杆102到实验所需的高度，转动第一伺服电机206，使竖直移动杆208末端第一滚子210处于滑动轨道209的最低点，转动第一丝杆装置402，将受测者肢体与可拆卸实验件212对齐。
3.开启计算机，在可拆卸实验件212前端装第一压力传感器213，调节第二丝杆装置406，使可拆卸实验件212压向受测者肢体，将第一压力传感器213压力数据反馈回计算机，记住第二丝杆装置406此时对应的刻度，取下第一压力传感器213，调回原来的刻度，保持压力不变。
4.开启实验装置电源，设置第一伺服电机206转速。
5.开始实验，实验完成后对肢体进行磨损等分析，得到实验数据。
试验机可以获得冲击次数——磨损曲线，压力——磨损曲线等。
6.实验结束后，可使用光镜分析皮肤的损伤情况。也可以用光镜和扫描电镜分析对假肢的磨损形貌，并用轮廓仪分析其磨痕深度。
冲击——嵌套磨损实验：
1.根据试验情况，选取实验所需冲击实验件316，磨损实验件305,并安装到对应位置。
2.将受测者肢体放置于肢体放置台104上，并用皮带进行固定，调整可调节升降杆102到实验所需的高度,调整第一丝杆装置402和第二丝杆装置406使冲击实验件316和磨损实验件305分别与肢体断口和肢体侧面相接触。
3.打开机器，装上传感器调节第二丝杆装置406，使冲击实验件316压向受测者肢体断口，将传感器压力数据反馈回计算机，记住第二丝杆装置406此时对应的刻度，取下传感器，调回原来的刻度。调节控制电机309和螺纹套筒311使得磨损实验件305压向肢体侧面，将传感器读数反馈回计算机，关闭控制电机，取下传感器，将控制电机打开恢复夹紧状态。
4.开启第一伺服电机301，开始实验，实验完成后对肢体进行磨损等分析，得到实验数据。由于凸轮运动特性，使得装置做往复冲击摩擦动作，实现仿真效果。
上述实验模块可以获得冲击次数——磨损曲线，压力——磨损曲线等，用以分析材料对肢体的磨损。
5.实验结束后，可使用光镜分析皮肤的损伤情况。也可以用光镜和扫描电镜分析对假肢的磨损形貌，并用轮廓仪分析其磨痕深度。
本说明书中各个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
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/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (10)
1.一种生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，其特征在于包括肢体固定装置(1)、挤压磨损装置(2)、冲击嵌套磨损装置(3)和支撑平台(4)，所述支撑平台(4)包括平台底座(404)、第一工作台(401)和第二工作台(407)，所述第一工作台(401)固定设置于所述平台底座(404)上，所述第二工作台(407)设置于所述第一工作台(401)上方，且所述第二工作台(407)能够相对所述第一工作台(401)移动，所述挤压磨损装置(2)和所述冲击嵌套磨损装置(3)设置于所述第二工作台(407)上，所述肢体固定装置(1)设置于所述平台底座(404)上且能够在所述平台底座(404)上移动。
2.根据权利要求1所述的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，其特征在于所述肢体固定装置(1)包括肢体固定底座(101)、可调节升降杆(102)、平移丝杆(103)和肢体放置台(104)，所述平台底座(404)上设置滑槽，所述肢体固定底座(101)与所述滑槽滑动连接，所述可调节升降杆(102)设置于所述肢体固定底座(101)上，所述肢体放置台(104)设置于所述可调节升降杆(102)上，所述平移丝杆(103)安装在所述肢体放置台(104)上，用于控制所述肢体放置台(104)的水平移动。
3.根据权利要求2所述的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，其特征在于所述肢体放置台(104)上设置弧形凹槽，所述弧形凹槽两侧设置穿孔(105)。
4.根据权利要求2或3所述的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，其特征在于用导轨代替所述滑槽。
5.根据权利要求1所述的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，其特征在于所述挤压磨损装置(2)包括水平移动杆(201)、滑块(202)、水平控制轮(203)、同步带(204)、带轮承座(205)、第一伺服电机(206)和传动轮(207)，所述第一伺服电机(206)放置在支撑平台(4)上，所述第一伺服电机(206)带动传动轮(207)，所述传动轮(207)通过传动带(204)带动水平控制轮(203)运转，水平控制轮(203)轮面上通过铰链方式装有滑块(202)，水平移动杆(201)为一“T”形连杆，水平移动杆(201)上设有垂直与地面的滑动轨道凹槽，所述滑块(202)与所述水平移动杆(201)的竖直槽形成移动副，从而把水平控制轮(203)旋转运动转化为水平移动杆(201)的水平运动。
6.根据权利要求5所述的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，其特征在于还包括竖直移动杆(208)、滑动轨道(209)、第一滚子(210)、实验件安装架(211)和可拆卸实验件(212)，所述水平移动杆(201)中部设置孔，所述竖直移动杆(208)穿过所述水平移动杆(201)中部的孔形成移动副，所述竖直移动杆(208)尾部设置第一滚子(210)，所述第一滚子(210)放置于所述滑动轨道(209)内形成滚子凸轮副，所述可拆卸实验件(212)安装在实验件安装架(211)上。
7.根据权利要求6所述的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，其特征在于所述可拆卸实验件(212)上设置第一压力传感器(213)。
8.根据权利要求1所述的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，其特征在于所述嵌套磨损装置(3)包括第二伺服电机(301)、凸轮(302)、冲击连杆(303)、侧面磨损装置(304)、磨损实验件(305)、第二压力传感器(306)、第一弹簧(307)、长臂(308)、控制电机(309)、转换装置(310)、螺纹套筒(311)、第二弹簧(312)、横臂(313)、冲击实验安装架(314)、第三弹簧(315)、冲击实验件(316)，所述第二伺服电机(301)安装于所述支撑平台(4)上，所述第二伺服电机(301)带动所述凸轮(302)运动，所述冲击连杆(303)一端装有第二滚子，所述第二滚子与所述凸轮(302)形成滚子凸轮，所述冲击连杆(303)另一端连接冲击实验安装架(314)，所述冲击实验安装架(314)上套有第三弹簧(315)，所述冲击实验安装架(314)上通过螺钉安装有冲击实验件(316)，所述冲击实验件(316)上安装第二压力传感器(306)；所述侧面磨损装置(304)与长臂(308)用铰链连接，所述第一弹簧(307)连接长臂(308)和侧面磨损装置(304)，用于在运动时产生震动效果以模拟实际情况，所述长臂(308)与转换装置(310)转动连接，所述转换装置(310)转动角度由控制电机(309)控制，所述转换装置(310)套在所述横臂(313)上。
9.根据权利要求8所述的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，其特征在于所述横臂(313)上套有螺纹套筒(311)和第二弹簧(312)，通过所述螺纹套筒(311)控制位于所述横臂(313)两端的两个转换装置(310)的距离。
10.根据权利要求1所述的生物肢体皮肤冲击磨损舒适度测试系统，其特征在于所述支撑平台(4)还包括第一丝杆装置(402)和第二丝杆装置(406)，所述第一丝杆装置(402)和第二丝杆装置(406)设置于所述第一工作台(401)和第二工作台(407)之间，通过第一丝杆装置(402)和第二丝杆装置(406)使所述第二工作台(407)相对所述第一工作台(401)做横向或纵向运动。
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| CN110897766B (zh) * | 2019-12-23 | 2021-10-29 | 钟海林 | 一种假肢测试设备 |
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