CN116256262A - 一种膝关节摩擦试验机构及其试验方法 - Google Patents

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CN116256262A CN202211743058.6A CN202211743058A CN116256262A CN 116256262 A CN116256262 A CN 116256262A CN 202211743058 A CN202211743058 A CN 202211743058A CN 116256262 A CN116256262 A CN 116256262A
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周友逸
徐星宇
曹广忠
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Abstract

本申请公开了一种膝关节摩擦试验机构及其试验方法，包括膝关节假体、机架、六维力传感器、滑台底板、滑台固定板、第一步态驱动装置、转接轴、第二步态驱动装置、第三步态驱动装置和控制器，所述控制器分别与所述六维力传感器、所述第一步态驱动装置、所述第二步态驱动装置和所述第三步态驱动装置连接，以通过所述控制器根据各步态数据分别所述第一步态驱动装置、所述第二步态驱动装置和所述第三步态驱动装置动作，以完成股骨屈曲步态动作、前后位移步态动作和垂直载荷步态动作，并通过所述六维力传感器获取各个步态动作对应的力学数据，从而达到了模拟人体膝关节复杂的多自由度生理运动，显示膝关节正确的生物运动特征的目的。

Description

一种膝关节摩擦试验机构及其试验方法
技术领域
本申请涉及膝关节摩擦试验技术领域，尤其涉及一种膝关节摩擦试验机构及其试验方法。
背景技术
目前人工膝关节摩擦磨损实验设备以销盘式为主，其主要通过滑动接触的方式进行摩擦磨损的试验。虽然这种设备能以较快速度完成摩擦磨损测试，但这类试验机仅能模拟膝关节中胫骨相对于股骨的前后位移，却不能模拟人体膝关节复杂的多自由度生理运动(如股骨屈曲和垂直载荷)，从而无法显示膝关节正确的生物运动特征。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种膝关节摩擦试验机构及其试验方法，旨在模拟人体膝关节复杂的多自由度生理运动，以显示膝关节正确的生物运动特征。
本申请解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种膝关节摩擦试验机构，其包括膝关节假体和机架，其还包括：
六维力传感器，与所述膝关节假体的下端连接；
滑台底板，布置于所述机架上；所述机架上设置有导向柱，所述导向柱沿垂直方向布置并与所述滑台底板滑动连接；
滑台固定板，滑动连接于所述滑台底板上，并与所述六维力传感器的下端连接；
第一步态驱动装置，设置于所述机架上，并与所述滑台固定板连接，以驱动所述滑台固定板沿前后方向往复滑动；
转接轴，转动连接于所述机架上，并与所述膝关节假体的上端连接；
第二步态驱动装置，设置于所述机架上，并与所述转接轴连接，以驱动所述转接轴沿竖直平面转动；
第三步态驱动装置，设置于所述机架上，并与所述滑台底板的下端连接，以驱动所述滑台底板相对于所述导向柱沿垂直方向往复移动；
控制器，设置于所述机架上，并分别与所述六维力传感器、所述第一步态驱动装置、所述第二步态驱动装置和所述第三步态驱动装置连接。
所述膝关节摩擦试验机构，其还包括：
至少一个导轨，设置于所述机架上；所述导轨沿前后方向延伸布置；
滑台，设置于所述滑台固定板的下端，并与所述导轨滑动连接。
所述膝关节摩擦试验机构，其中，所述第一步态驱动装置包括：
第一滚珠丝杆电动缸，设置于所述机架上，并位于所述滑台固定板的前侧或后侧；
所述第一滚珠丝杆电动缸的输出端与所述滑台连接，并用于驱动所述滑台沿前后方向往复滑动。
所述膝关节摩擦试验机构，其还包括：
轴承压盖，设置于所述膝关节假体的下端；
膝关节固定板，设置于所述六维力传感器的上端；
透明油盒，设置于所述膝关节固定板的上端；所述轴承压盖位于所述透明油盒内。
所述膝关节摩擦试验机构，其中，所述第二步态驱动装置包括：
电机支架，设置于所述机架上，并位于所述膝关节假体的左侧或右侧；
伺服电机，设置于所述电机支架上，并与所述转接轴连接，以驱动所述转接轴沿竖直平面转动。
所述膝关节摩擦试验机构，其中，所述第二步态驱动装置还包括：
减速器，设置于所述电机支架上，并分别与所述伺服电机和所述转接轴连接。
所述膝关节摩擦试验机构，其中，所述转接轴包括：
两个支撑板，对称且间隔布置于所述膝关节假体的左右两侧；
固定板，分别与两个支撑板、以及所述膝关节假体的上端连接；
其中一个支撑板与所述第二步态驱动装置连接，以在所述第二步态驱动装置的驱动下沿竖直平面转动；所述机架上还设置有对称布置的两个支座，两个支座分别位于所述转接轴的左右两侧，并与所述支撑板一一对应转动连接。
所述膝关节摩擦试验机构，其中，所述第三步态驱动装置包括：
第二滚珠丝杆电动缸，设置于所述机架上，且其输出端竖直向上布置；
调整座，设置于所述滑台底板的下端；
弹性件，下端与所述第二滚珠丝杆电动缸的输出端连接，上端与所述调整座连接。
所述膝关节摩擦试验机构，其还包括：
环形滑块，套设于所述第一步态驱动装置上，以在所述第一步态驱动装置的驱动下沿前后方向往复移动；
卡合部，设置于所述滑台固定板上；
所述卡合部上设置有卡槽，所述卡槽沿垂直方向贯穿所述卡合部；所述环形滑块位于所述卡槽内，并可相对于所述卡合部沿垂直方向移动。
基于所述膝关节摩擦试验机构的试验方法，所述试验方法包括如下步骤：
控制器根据预先输入的步态标准数据，控制对应的步态驱动装置按照步态数据执行相应的步态动作，其中，所述步态标准数据包括步态动作类型和相对应的步态数据；
通过六维力传感器捕捉各个步态动作对应的力学数据，以根据所述力学数据获取完整步态周期运动特征。
本申请中，通过所述控制器根据各步态数据分别所述第一步态驱动装置、所述第二步态驱动装置和所述第三步态驱动装置动作，以完成股骨屈
曲步态动作、前后位移步态动作和垂直载荷步态动作，并通过所述六维力5传感器获取各个步态动作对应的力学数据，从而达到了模拟人体膝关节复
杂的多自由度生理运动，显示膝关节正确的生物运动特征的目的。
附图说明
图1是所述膝关节假体的结构示意图；
图2是步态标准数据中，前后位移步态动作对应的步态数据；
图3是步态标准数据中，股骨屈曲步态动作对应的步态数据；
图4是步态标准数据中，垂直载荷步态动作对应的步态数据；
图5是本申请中所述膝关节摩擦试验机构的整体结构示意图；
图6是本申请中隐藏所述机架后，所述膝关节摩擦试验机构的立体视图；
图7是本申请中隐藏所述机架后，所述膝关节摩擦试验机构的主视图；
图8是本申请中所述膝关节摩擦试验机构的主视爆炸图；
图9是本申请中所述膝关节摩擦试验机构的部分结构爆炸示意图；
图10是本申请中所述第一步态驱动装置的结构示意图；
图11是本申请中所述膝关节摩擦试验机构的功能原理框图；
图12是本申请中所述膝关节摩擦试验机构的试验方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案及优点更加清除、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
5发明人经研究发现：现有技术中往往通过人体的膝关节假体进行模拟试验，以显示膝关节的生物特征，从而为人工膝关节测试提供有效研究分析。如图1所示，膝关节假体包括股骨部件和胫骨部件，其中，股骨部件位于胫骨部件的上方；而人工膝关节试验是基于股骨部件与胫骨部件之间的摩擦。
股骨部件与胫骨部件之间可以控制的步态动作为3个，如图1所示，分别为：股骨屈曲(图1中箭头120)、前后位移(图1中箭头110)和垂直载荷(图1中箭头130)；其中，股骨屈曲是股骨相对于胫骨的旋转角度(即股骨屈曲角度)，前后位移是胫骨相对于股骨的前后位移量，垂直载荷是膝关节整体所受到的垂直方向力(即轴向力)的大小。
对于每个步态动作，均存在对应的步态标准数据，其中步态标准数据包括步态动作类型，以及与步态动作类型相对应的步态数据；步态数据为各个步态动作产生的自由度随步态周期的变化曲线。如图2-图4所示：图2为前后位移步态动作对应的步态数据，其横坐标X标识一个循环周期的百分数(％)，纵坐标Y表示前后位移量(mm)；图3为股骨屈曲步态动作对应的步态数据，其横坐标X表示一个循环周期的百分数(％)，纵坐标Y表示股骨屈曲角度(°)；图4为垂直载荷步态动作对应的步态数据，其横坐标X标识一个循环周期的百分数(％)，纵坐标Y表示轴向力(N)。
因此，对膝关节假体进行模拟试验时，需要控制膝关节假体依照步态数据执行尽可能多的步态动作，甚至是所有步态动作，才能模拟人体膝关节复杂的多自由度生理运动和显示膝关节正确的生物运动特征，进而有效的为人工膝关节测试提供研究分析。
然而，目前人工膝关节摩擦磨损实验设备以销盘式为主，其主要通过滑动接触的方式进行摩擦磨损的试验。虽然这种设备能以较快速度完成摩擦磨损测试，但这类试验机仅能模拟膝关节中胫骨相对于股骨的前后位移，却不能模拟人体膝关节复杂的多自由度生理运动(如股骨屈曲和垂直载荷)，从而无法显示膝关节正确的生物运动特征。
为解决上述技术问题，本申请提供一种膝关节摩擦试验机构，如图5、图6和图11所示，所述膝关节摩擦试验机构包括：膝关节假体、机架、六维力传感器、滑台底板、滑台固定板、第一步态驱动装置、转接轴、第二步态驱动装置、第三步态驱动装置和控制器。
所述六维力传感器设置于所述膝关节假体的下方，并与所述膝关节假5体的下端连接(即与胫骨连接)。所述转接轴转动连接于所述机架上，并
与所述膝关节假体的上端连接(即与股骨连接)；所述第二步态驱动装置设置于所述机架上，并与所述转接轴连接，以驱动所述转接轴沿竖直平面转动。当所述膝关节假体的下端被所述六维力传感器定位而无法转动时，
所述第二步态驱动装置可以控制所述转接轴转动，从而带动股骨相对于胫0骨沿竖直平面转动，以完成股骨屈曲步态动作，并通过所述六维力传感器获取股骨屈曲步态动作对应的力学数据。
如图5-图7所示，所述机架上设置有导向柱，所述导向柱的轴向沿垂直方向布置；具体的，所述导向柱垂直于所述滑台底板，并与所述滑台底
板滑动连接，从而通过所述导向柱对所述滑台底板进行限位，使得所述滑5台底板仅能在外力作用下沿垂直方向移动，而无法做前后位移。
所述滑台固定板可滑动地布置于所述滑台底板上，并与所述六维力传感器的下端连接；所述滑台固定板的滑动方向为前后滑动；所述第一步态驱动装置设置于所述机架上，并与所述滑台固定板连接，以驱动所述滑台固定板相对于所述滑台底板沿前后方向往复滑动。
0所述滑台固定板用于当股骨被所述转接轴定位而无法相对于胫骨产生前后位移、且所述第一步态驱动装置启动时，通过所述六维力传感器带动胫骨相对于股骨前后滑动，从而通过所述六维力学传感器获取前后位移步态动作对应的力学数据。
所述第三步态驱动装置设置于所述机架上，并位于所述滑台底板的下5方；具体的，所述第三步态驱动装置与所述滑台底板的下端连接，以驱动所述滑台底板沿垂直方向移动，从而带动所述滑台固定板向上冲击所述六维力传感器，执行垂直载荷步态动作；所述六维力传感器用于获取垂直载荷步态动作对应的力学数据。
所述控制器设置于所述机架上，并分别与所述六维力传感器、所述第一步态驱动装置、所述第二步态驱动装置和所述第三步态驱动装置连接；所述控制器用于根据步态数据分别控制所述第一步态驱动装置、所述第二步态驱动装置和所述第三步态驱动装置执行对应的步态动作，并通过所述六维力传感器获取每个步态动作产生的力学数据，以便于最终根据所述力学数据获取膝关节假体在完整步态周期内的运动特征，达到模拟人体膝关节摩擦磨损、显示膝关节正确的生物运动特征的目的。所述控制器还可以对各个步态驱动装置的工作时长、以及工作速率进行控制。
需要说明的是，所述第一步态驱动装置、所述第二步态驱动装置和所述第三步态驱动装置的启停和工作模式(如工作时长和工作速率)不仅可以通过所述控制器来控制，还可以通过人工手动控制；并且，所述第一步态驱动装置、所述第二步态驱动装置和所述第三步态驱动装置的启动可以分别独立进行，也可以同步进行。
本申请中一实施例，所述控制器还与外部终端设备(如电脑)连接，以将所述力学数据上传至外部终端设备，并通过外部终端设备对所述力学数据进行分析。
本申请中可以通过所述控制器根据各步态数据分别所述第一步态驱动装置、所述第二步态驱动装置和所述第三步态驱动装置动作，以完成股骨屈曲步态动作、前后位移步态动作和垂直载荷步态动作，并通过所述六维力传感器获取各个步态动作对应的力学数据，从而达到了模拟人体膝关节复杂的多自由度生理运动，显示膝关节正确的生物运动特征的目的。
如图6和图7所示，所述膝关节摩擦试验机构还包括：至少一个导轨，以及滑台；所述滑台与所述导轨一一对应。具体的，所述导轨设置于所述机架上，并沿前后方向延伸布置；所述滑台设置于所述滑台固定板的下端；所述滑台卡合于所述导轨上，并实现所述滑台与所述导轨之间的滑动连接。
本申请中一实施例，所述滑台为两个，两个滑台沿左右方向对称且间隔布置，以对所述滑台固定板的滑动进行导向，保证所述滑台固定板可以沿前后方向且沿直线往复移动，从而保证试验结果的准确度。
所述第一步态驱动装置包括第一滚珠丝杆电动缸；所述第一滚珠丝杆电动缸设置于所述机架上，并位于所述滑台固定板的前侧或后侧；所述第一滚珠丝杆电动缸与所述控制器连接；所述第一滚珠丝杆电动缸的输出端与所述滑台连接，并用于驱动所述滑台沿前后方向往复滑动。
如图10所示，所述膝关节摩擦试验机构还包括：电动缸连接器、环形滑块和卡合部；所述电动缸连接器的一端与所述第一滚珠丝杆电动缸的输出端连接；所述环形滑块套设于所述电动缸连接器远离所述第一滚珠丝杆电动缸的一端，并与所述滑台固定板连接，以带动所述滑台固定板前后滑动。
所述环形滑块、所述电动缸连接器、以及所述第一滚珠丝杆电动缸的输出端均同轴布置；所述卡合部靠近所述环形滑块一侧设置有卡槽，所述卡槽沿垂直方向贯穿所述卡合部；所述环形滑块位于所述卡槽内，并可相对于所述卡槽沿垂直方向滑动，以当所述第三步态驱动装置驱动所述滑台底板产生垂直位移，且所述滑台固定板在所述滑台底板的带动下产生垂直位移时，所述环形滑块依旧能够收容于所述卡槽内，并在所述第一步态驱动装置的驱动下带动所述滑台固定板前后滑动。
如图5-图9所示，所述膝关节摩擦试验机构还包括：轴承压盖、膝关节固定板和透明油盒；所述轴承压盖、所述膝关节固定板和所述透明油盒均位于所述膝关节假体与所述六维力传感器之间。具体的，所述轴承压盖设置于所述透明油盒内，并与所述膝关节假体的下端连接，以承受胫骨的扭矩或转矩；所述膝关节固定板设置于所述六维力传感器的上端，并用于支撑所述透明油盒；所述透明油盒设置于所述膝关节固定板的上端。
本申请中，所述透明油盒采用透明亚克力油盒；其具有高光亮度，便于试验中对所述膝关节假体的各个步态动作进行观察；并且其韧性好，不易产生破损。
如图5-图8所示，所述第二步态驱动装置包括：电机支架和伺服电机；所述电机支架设置于所述机架上，并位于所述膝关节假体的左侧或右侧，以对所述伺服电机进行承载和定位。所述伺服电机设置于所述电机支架上，并与所述转接轴连接，以驱动所述转接轴沿竖直平面转动。需要说明的是，为模拟人体膝关节步态运动，所述转接轴沿竖直平面的转动为：沿竖直平面、以及前后方向的转动。
由于所述转接轴与所述膝关节假体的上端连接，因此，当所述转接轴在所述第二步态驱动装置的驱动下转动时，可以同步带动股骨转动，以完成股骨屈曲步态动作。
本申请中一实施例，如图5和图6所示，所述电机支架包括：电机支架固定板、电机支架耳板和电机支架底板；所述电机支架底板设置于所述机架上，并与所述滑台底板共水平面布置；所述电机支架固定板垂直设置于所述电机支架底板上；所述电机支架耳板分别与所述电机支架固定板和所述电机支架底板连接，以提升所述电机支架固定板与所述电机支架底板之间垂直连接的稳定性。所述伺服电机设置于所述电机支架固定板上，并与所述转接轴连接。
本实施例中一实施方式，所述电机耳板为直角三角形电机耳板。
本申请中一实施例，如图5、图6和图8所示，所述第二步态驱动装置还包括减速器和联轴器，所述减速器设置于所述电机支架上；所述减速器的一端与所述伺服电机连接，另一端与所述联轴器连接；所述联轴器远离所述减速器的一端与所述转接轴连接，从而将所述伺服电机产生的转动动作传递至所述转接轴。
所述减速器用于增加所述伺服电机输出的扭矩，降低所述伺服电机的转动惯量，使所述伺服电机的工作更为稳定，同时减少所述伺服电机的动态响应时间。
如图5-图8所示，所述转接轴包括：两个支撑板、以及固定板；两个支撑板对称且间隔布置于所述膝关节假体的左右两侧；所述固定板分别与两个支撑板的上端连接，从而与两个支撑板合围形成一U型容纳空间；所述膝关节假体位于U型容纳空间内，且所述膝关节假体的上端与所述固定板的下端连接，从而被所述固定板定位。
两个支撑板中，其中一个支撑板与所述第二步态驱动装置连接，以在所述第二步态驱动装置的驱动下沿竖直平面转动；所述机架上还设置有对称布置的两个支座，两个支座分别位于所述转接轴的左右两侧，并与所述支撑板一一对应转动连接。具体的，所述支撑板的下端与对应的支座的上端转动连接，从而通过两个支座对所述转接轴进行支撑；所述支座与所述滑台底板共水平面布置。
如图6所示，所述第三步态驱动装置包括：第二滚珠丝杆电动缸、调整座和弹性件；所述第二滚珠丝杆电动缸设置于所述机架上；所述第二滚珠丝杆电动缸的输出端竖直向上布置，并与所述调整座相对应。如图6-图8所示，所述弹性件竖直布置，且所述弹性件的下端与所述第二滚珠丝杆电动缸的输出端连接，所述弹性件的上端与所述调整座的下端连接。
所述弹性件被定位于所述六维力传感器与所述第二滚珠丝杆电动缸的输出端之间；当所述第二滚珠丝杆电动缸在所述控制器的控制下启动时，所述第二滚珠丝杆电动缸竖直向上输出扭矩，所述弹性件受到挤压后向上对所述调整座进行推送，则所述调整柱座的推力依次通过所述滑台底板和所述滑台固定板的传递，到达所述六维力传感器并冲击所述六维力传感器，以执行垂直载荷步态动作，达到模拟膝关节受到轴向力冲击的目的。
如图6-图9所示，所述调整座包括：调整套筒和调整柱；所述调整套筒为中空结构，并与所述调整柱同轴布置；所述调整套筒的上端设置于所述滑台底板的下端，
所述调整套筒的下端套设于所述调整柱的上端。
本申请中一实施例，所述调整套筒与所述调整柱之间通过螺钉可拆卸连接，以实现所述调整套筒与所述调整柱之间轴向重叠长度的可调节。
本申请中一实施例，所述弹性件为弹簧。所述调整座上设置有限位环，所述限位环套设于所述调整座上，并用于对所述弹性件进行限位，以保证：所述弹性件向上弹起时，可以推动所述调整座垂直向上移动。具体的，所述弹性件的上端与所述调整柱的下端连接，所述限位环套设于所述调整柱上，以对所述弹性件进行限位。
本申请中一实施例，如图5所示，所述机架的底部还设置有多个滚轮，以便于将所述机架整体进行移位。
基于上述任意一项所述膝关节摩擦试验机构，本申请还提供一种膝关节摩擦试验机构的试验方法，如图12所示，所述试验方法包括如下步骤：
S100、控制器根据预先输入的步态标准数据，控制对应的步态驱动装置按照步态数据执行相应的步态动作；
其中，所述步态标准数据包括步态动作类型，以及步态数据；所述步态动作类型包括：股骨屈曲步态动作、前后位移步态动作和垂直载荷步态动作；所述步态数据与所述步态动作类型一一对应；所述步态数据为各个步态动作产生的自由度随步态周期的变化曲线。
所述控制器根据预先输入的步态标准数据，可以获取步态动作类型，以及与该步态动作类型相对应的步态数据，从而以所述步态数据控制对应的步态驱动装置执行相应的步态动作。
需要说明的是，对于垂直载荷步态动作，其对应的步态数据为所需要施加的垂直载荷力的大小Fa；根据弹簧的形变力计算公式：F＝kx(其中，F为弹簧的形变力，k为弹簧的弹力系数，x为弹簧的形变量)，可以获知所述弹簧的形变量应为x＝Fa/k。
由于所述弹簧的形变量是由所述第二滚珠丝杆电动缸中丝杆的轴向位移控制的，而丝杆的位移量即等于所述弹簧的形变量，因此，在已知Fa和k的前提下，可以根据公式：x＝Fa/k控制所述第二滚珠丝杆电动缸的运动，从而实现以步态标准数据中对应垂直载荷步态动作的步态数据，来执行垂直载荷步态动作。
S200、通过六维力传感器捕捉各个步态动作对应的力学数据，以根据所述力学数据获取完整步态周期运动特征。
由于所述六维力传感器连接于所述膝关节假体的下端，使得所述膝关节假体进行各种步态动作时，所述膝关节假体受到的力和力矩均可以传递至所述六维力学传感器，从而通过所述六维力学传感器来捕捉各个步态动作对应的力学数据，进而根据所述力学数据获取所述膝关节假体在一个完整的步态周期内的运动特征，达到模拟人体膝关节复杂的多自由度生理运动和显示膝关节正确的生物运动特征，并有效的为人工膝关节测试提供研究分析的目的。
综上所述，本申请提供一种膝关节摩擦试验机构及其试验方法，通过所述控制器根据各步态数据分别所述第一步态驱动装置、所述第二步态驱动装置和所述第三步态驱动装置动作，以完成股骨屈曲步态动作、前后位移步态动作和垂直载荷步态动作，并通过所述六维力传感器获取各个步态动作对应的力学数据，从而达到了模拟人体膝关节复杂的多自由度生理运动，显示膝关节正确的生物运动特征的目的。
应当理解的是，本申请的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种膝关节摩擦试验机构，其包括膝关节假体和机架，其特征在于，其还包括：
六维力传感器，与所述膝关节假体的下端连接；
滑台底板，布置于所述机架上；所述机架上设置有导向柱，所述导向柱沿垂直方向布置并与所述滑台底板滑动连接；
滑台固定板，滑动连接于所述滑台底板上，并与所述六维力传感器的下端连接；
第一步态驱动装置，设置于所述机架上，并与所述滑台固定板连接，以驱动所述滑台固定板沿前后方向往复滑动；
转接轴，转动连接于所述机架上，并与所述膝关节假体的上端连接；
第二步态驱动装置，设置于所述机架上，并与所述转接轴连接，以驱动所述转接轴沿竖直平面转动；
第三步态驱动装置，设置于所述机架上，并与所述滑台底板的下端连接，以驱动所述滑台底板相对于所述导向柱沿垂直方向往复移动；
控制器，设置于所述机架上，并分别与所述六维力传感器、所述第一步态驱动装置、所述第二步态驱动装置和所述第三步态驱动装置连接。
2.根据权利要求1所述膝关节摩擦试验机构，其特征在于，其还包括：
至少一个导轨，设置于所述机架上；所述导轨沿前后方向延伸布置；
滑台，设置于所述滑台固定板的下端，并与所述导轨滑动连接。
3.根据权利要求2所述膝关节摩擦试验机构，其特征在于，所述第一步态驱动装置包括：
第一滚珠丝杆电动缸，设置于所述机架上，并位于所述滑台固定板的前侧或后侧；
所述第一滚珠丝杆电动缸的输出端与所述滑台连接，并用于驱动所述滑台沿前后方向往复滑动。
4.根据权利要求1所述膝关节摩擦试验机构，其特征在于，其还包括：
轴承压盖，设置于所述膝关节假体的下端；
膝关节固定板，设置于所述六维力传感器的上端；
透明油盒，设置于所述膝关节固定板的上端；所述轴承压盖位于所述透明油盒内。
5.根据权利要求1所述膝关节摩擦试验机构，其特征在于，所述第二步态驱动装置包括：
电机支架，设置于所述机架上，并位于所述膝关节假体的左侧或右侧；
伺服电机，设置于所述电机支架上，并与所述转接轴连接，以驱动所述转接轴沿竖直平面转动。
6.根据权利要求5所述膝关节摩擦试验机构，其特征在于，所述第二步态驱动装置还包括：
减速器，设置于所述电机支架上，并分别与所述伺服电机和所述转接轴连接。
7.根据权利要求1所述膝关节摩擦试验机构，其特征在于，所述转接轴包括：
两个支撑板，对称且间隔布置于所述膝关节假体的左右两侧；
固定板，分别与两个支撑板、以及所述膝关节假体的上端连接；
其中一个支撑板与所述第二步态驱动装置连接，以在所述第二步态驱动装置的驱动下沿竖直平面转动；所述机架上还设置有对称布置的两个支座，两个支座分别位于所述转接轴的左右两侧，并与所述支撑板一一对应转动连接。
8.根据权利要求1所述膝关节摩擦试验机构，其特征在于，所述第三步态驱动装置包括：
第二滚珠丝杆电动缸，设置于所述机架上，且其输出端竖直向上布置；
调整座，设置于所述滑台底板的下端；
弹性件，下端与所述第二滚珠丝杆电动缸的输出端连接，上端与所述调整座连接。
9.根据权利要求1所述膝关节摩擦试验机构，其特征在于，其还包括：
环形滑块，套设于所述第一步态驱动装置上，以在所述第一步态驱动装置的驱动下沿前后方向往复移动；
卡合部，设置于所述滑台固定板上；
所述卡合部上设置有卡槽，所述卡槽沿垂直方向贯穿所述卡合部；所述环形滑块位于所述卡槽内，并可相对于所述卡合部沿垂直方向移动。
10.基于所述膝关节摩擦试验机构的试验方法，其特征在于，所述试验方法包括如下步骤：
控制器根据预先输入的步态标准数据，控制对应的步态驱动装置按照步态数据执行相应的步态动作，其中，所述步态标准数据包括步态动作类型和相对应的步态数据；
通过六维力传感器捕捉各个步态动作对应的力学数据，以根据所述力学数据获取完整步态周期运动特征。
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