CN115503015A - 一种用于拉压体髋关节的仿生编织韧带 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，涉及机械仿生工程技术领域，包括通过多结横纹编织方式编织而成的仿生髂股韧带和仿生耻股韧带，所述仿生髂股韧带的近端用于附着于髂前下棘和髋臼缘，所述仿生髂股韧带的远端用于附着于转子间线；所述仿生耻股韧带的近端用于附着于耻骨隆起、耻骨上支和髋臼缘的耻骨部分，所述仿生耻股韧带的远端用于附着于股骨颈的下侧。本发明提供的用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，能够在双足行走机器人中实现接近人体髋关节韧带的形态和性能。
Description
技术领域
本发明涉及机械仿生工程技术领域，特别是涉及一种用于拉压体髋关节的仿生编织韧带。
背景技术
目前双足行走机器人的髋关节大多采用刚性轴承结构，只具有在矢状面的屈曲和伸展运动，无法实现在额状面和横断面上的运动，步态上与人体差异明显。反观在人体的髋关节中，韧带具有一定的强度和刚度，能增强髋关节的稳定性。其中，髂股韧带是一条具有倒Y形结构的韧带，它近端附着于髂前下棘和髋臼缘，远端附着于转子间线。髂股韧带的内侧带垂直定向，其下端与转子间线的内侧端相连；外侧带呈斜向，与转子间线上部外侧部分相连。髂股韧带在髋关节伸展时绷紧，也限制了股骨的外旋和前移，在保证行走中髋关节的稳定方面具有重要作用。同时，耻股韧带在伸展时也是紧绷的状态，其近端附着于耻骨隆起、耻骨上支和髋臼缘的耻骨部分，远端附着于股骨颈的下侧，在髋关节屈曲和外展的位置时起到限制内旋的关键作用。而目前常见的人工韧带多数为管状结构，且大多用于组织工程方面，无法在双足行走机器人中实现接近人体髋关节韧带的形态和力学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，以解决上述现有技术存在的问题，能够在双足行走机器人中实现接近人体髋关节韧带的形态和性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，包括通过多结横纹编织方式编织而成的仿生髂股韧带和仿生耻股韧带，所述仿生髂股韧带的近端用于附着于髂前下棘和髋臼缘，所述仿生髂股韧带的远端用于附着于转子间线；所述仿生耻股韧带的近端用于附着于耻骨隆起、耻骨上支和髋臼缘的耻骨部分，所述仿生耻股韧带的远端用于附着于股骨颈的下侧；本发明采用合适的材料作为编织束，使仿生编织韧带具有接近人体关节韧带的生物力学特性，在矢状面由自由度的同时，增加在额状面和横断面的自由度，实现更加趋近于人体髋关节的运动形式。
可选的，所述仿生髂股韧带为倒Y形的扁平状仿生编织韧带；所述仿生耻股韧带为矩形的扁平状仿生编织韧带。
可选的，所述仿生髂股韧带包括倒Y形上端、仿生髂股韧带外侧带和仿生髂股韧带内侧带；所述仿生髂股韧带外侧带呈斜向布置，与转子间线上部外侧部分相连；仿生髂股韧带内侧带垂直定向，下端与转子间线的内侧端相连。
可选的，所述仿生髂股韧带共使用48条编织束编织而成，起于髂前下棘和髋臼缘，编织设定长度后分叉，分叉后20条编织束编织出仿生髂股韧带外侧带，其余28条编织束编织出仿生髂股韧带内侧带；所述仿生耻股韧带共使用32条编织束编织而成。在具体的实施过程中，按照多结横纹的编织方法对仿生髂股韧带和仿生耻股韧带进行编织。将用于编织仿生髂股韧带的48条编织束的一端固定，将最左端的第1条编织束水平放置，左侧第2条编织束对水平的第1条编织束进行穿过缠绕和系紧，形成一个较为紧实的编织结。以此类推，左侧第3条编织束也对水平的第1条编织束进行缠绕和系紧；待左侧第48条编织束与第1条编织束缠绕系紧完毕后，形成第1排平节。对于第2排平节的编织与第1排同理，此时第2条编织束已位于最左侧，将第2条编织束水平放置，从第3条编织束开始，依次对第2条编织束缠绕和系紧，由此形成的第2排平节中的最后一个编织结是由第1条编织束和第2条编织束形成的。如此编织至长度20mm时，将48条编织束分为20条和28条两部分，分别按照前述方法编织出具有20条编织束的仿生髂股韧带外侧带和具有28条编织束的仿生髂股韧带内侧带，至此仿生髂股韧带整体编织成型，是一条倒Y形的分叉式扁平状韧带。仿生耻股韧带的编织，将32条鱼线编织束固定后采用与仿生髂股韧带的相同编织方法，在编织的全程无需进行编织束的分叉，将整体编织至长度46mm，扁平状的矩形仿生耻股韧带即成型。
可选的，所述仿生髂股韧带编织成型后的整体厚度为1.5mm；所述倒Y形上端宽度为36-42mm，长度为20mm；仿生髂股韧带外侧带的宽度为15-18mm，长度为24mm；仿生髂股韧带内侧带的宽度为21-24mm，长度为22m。
可选的，所述仿生耻股韧带编织成型后的整体厚度为1.5mm，宽度为24-28mm，长度为46mm。
可选的，所述仿生髂股韧带和仿生耻股韧带均采用线径0.4mm的12编大力马鱼线作为编织束。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明根据人体髋关节的生物力学特征，为双足机器人的拉压体髋关节提供了适用的仿生编织韧带。能够实现拉压体髋关节在连接韧带的状态下，在矢状面由自由度的同时，增加在额状面和横断面的自由度，实现更加趋近于人体髋关节的运动形式。本发明基于人体髋关节韧带的形态，提供了编织具有倒Y形的仿生髂股韧带A和矩形的仿生耻股韧带B，并采用合适的材料作为编织束，使仿生编织韧带具有接近人体关节韧带的生物力学特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种用于拉压体髋关节的仿生编织韧带的装配图；
图2为仿生髂股韧带的结构示意图；
图3为仿生耻股韧带的结构示意图
图4为用于拉压体髋关节的仿生编织韧带的局部编织结构放大图。
附图标记说明：A-仿生髂股韧带，1-倒Y形上端，2-仿生髂股韧带外侧带，3-仿生髂股韧带内侧带，4-编织束，B-仿生耻股韧带，a-髂前下棘和髋臼缘，b-转子间线上部外侧部分，c-转子间线的内侧端，d-耻骨隆起、耻骨上支和髋臼缘的耻骨部分，e-股骨颈的下侧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，以解决上述现有技术存在的问题，能够在双足行走机器人中实现接近人体髋关节韧带的形态和力学性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，包括仿生髂股韧带A和仿生耻股韧带B，仿生髂股韧带A为具有倒Y形结构的韧带，它近端附着于髂前下棘和髋臼缘a，远端附着于转子间线。如图2所示，仿生髂股韧带A包括倒Y形上端，仿生髂股韧带外侧带和仿生髂股韧带内侧带。在图1中的装配走向为仿生髂股韧带外侧带呈斜向，与转子间线上部外侧部分b相连；仿生髂股韧带内侧带垂直定向，其下端与转子间线的内侧端c相连。仿生髂股韧带A整体呈现倒Y形。如图3所示，仿生耻股韧带B为一条矩形韧带，在图1中的装配走向为近端附着于耻骨隆起、耻骨上支和髋臼缘的耻骨部分d，远端附着于股骨颈的下侧e。
如图4所示，仿生编织韧带的结构为平结横纹结构。最左端的第1条编织束水平放置，左侧第2条编织束对水平的第1条编织束进行穿过缠绕和系紧，形成一个紧实的编织结；左侧第3条编织束也对水平的第1条编织束进行缠绕和系紧。依此类推，左侧第n条编织束与第1条编织束缠绕系紧完毕后，形成第1排平节。对于第2排平节的编织与第1排同理，此时第2条编织束已位于最左侧，将第2条编织束水平放置，从第3条编织束开始，依次对第2条编织束缠绕和系紧，由此形成的第2排平节中最后一个编织结是第1条编织束和第2条编织束所形成。
如图2所示，仿生髂股韧带A按照图4所示结构进行编织，其中编织束的条数n为48，如此方法编织48条编织束至长度20mm时，将48条编织束分为20条和28条两部分，分别按照前述方法编织出具有20条编织束的仿生髂股韧带外侧带和具有28条编织束的仿生髂股韧带内侧带，至此仿生髂股韧带A整体编织成型，是一条倒Y形的分叉式扁平状韧带。
如图3所示，仿生耻股韧带B按照图4所示结构进行编织，其中编织束的条数为32，按照前述编织方法编至长度46mm，仿生耻股韧带B即成型。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，其特征在于：包括通过多结横纹编织方式编织而成的仿生髂股韧带和仿生耻股韧带，所述仿生髂股韧带的近端用于附着于髂前下棘和髋臼缘，所述仿生髂股韧带的远端用于附着于转子间线；所述仿生耻股韧带的近端用于附着于耻骨隆起、耻骨上支和髋臼缘的耻骨部分，所述仿生耻股韧带的远端用于附着于股骨颈的下侧。
2.根据权利要求1所述的用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，其特征在于：所述仿生髂股韧带为倒Y形的扁平状仿生编织韧带；所述仿生耻股韧带为矩形的扁平状仿生编织韧带。
3.根据权利要求2所述的用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，其特征在于：所述仿生髂股韧带包括倒Y形上端、仿生髂股韧带外侧带和仿生髂股韧带内侧带；所述仿生髂股韧带外侧带呈斜向布置，与转子间线上部外侧部分相连；仿生髂股韧带内侧带垂直定向，下端与转子间线的内侧端相连。
4.根据权利要求3所述的用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，其特征在于：所述仿生髂股韧带共使用48条编织束编织而成，编织设定长度后分叉，分叉后20条编织束编织出仿生髂股韧带外侧带，其余28条编织束编织出仿生髂股韧带内侧带；所述仿生耻股韧带共使用32条编织束编织而成。
5.根据权利要求4所述的用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，其特征在于：所述仿生髂股韧带编织成型后的整体厚度为1.5mm；所述倒Y形上端宽度为36-42mm，长度为20mm；仿生髂股韧带外侧带的宽度为15-18mm，长度为24mm；仿生髂股韧带内侧带的宽度为21-24mm，长度为22m。
6.根据权利要求4所述的用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，其特征在于：所述仿生耻股韧带编织成型后的整体厚度为1.5mm，宽度为24-28mm，长度为46mm。
7.根据权利要求4所述的用于拉压体髋关节的仿生编织韧带，其特征在于：所述仿生髂股韧带和仿生耻股韧带均采用线径0.4mm的12编大力马鱼线作为编织束。
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