CN201408161Y - 步进摩擦试验装置 - Google Patents

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张永振
牛永平
贾利晓
上官宝
杜三明
孙乐民
陈跃
铁喜顺
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Abstract

本实用新型涉及一种步进摩擦试验装置，该试验装置的底部设置有运动模拟器，运动模拟器的顶部平台上固设有步道，步道上沿步行方向设有测力传感器，步道的一侧设有可与被测试者同步前进的运动捕捉系统；所述试验装置具有数据处理系统，数据处理系统的信号输入端分别与测力传感器和运动捕捉系统的信号输出端相连。上述试验装置为在运动状态下研究人与地之间的摩擦提供了硬件基础，满足了试验、研究的需要。

Description

步进摩擦试验装置
技术领域
本实用新型涉及步进摩擦试验技术领域，尤其涉及一种步态分析与六自由度运动平台相结合的试验装置。
背景技术
行走是人们日常生活中最常见的运动，而在行走过程中由于路面状况、行人所穿的鞋子、行人所处的状态等条件不同，时常发生打滑甚至摔倒的现象。严重的打滑会造成人体失稳甚至跌倒。一旦发生跌倒就有可能对人体造成伤害，尤其是对于老年人，由于打滑而产生的摔倒可使他们的肌肉、骨骼受到损伤，甚至造成死亡事故。近年来已有科研机构及医疗研究机构在进行步态分析(步态分析：是利用生物力学的概念、处理手段和已知的人体解剖学、生理学知识，借助现代计算机技术和图形图像技术，对人体行走的功能状态进行对比分析的研究方法。)方面的研究，随之也出现了步态分析系统为步态研究提供硬件基础。现有的步态分析系统包括静止的测力装置，测力装置的信号输出端连接有数据处理系统，数据处理系统用来分析测力系统所采集到的力学参数，另外，该系统还有影像捕捉系统，影像捕捉系统同样将捕捉到的实时数据输送到数据处理系统进行数据的分析。但是，人有时会在运动器件(如轮船、飞机、汽车等)上行走，由于运动器件在运行时较易受外界环境的影响而发生颠簸震动，这样就更容易发生滑摔现象。在运动器件上行走时的滑摔，不仅与人体自身的因素和所穿鞋子有关外，而且还与运动器件的运动状态有直接关系。显然，现有的步态分析系统不能满足研究人在运动环境下，人体与地之间的摩擦的摩擦状况及人体所处的姿态。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种步进摩擦试验装置，用以满足在运动状态下研究人体与地之间的摩擦的装备需求。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：步进摩擦试验装置，该实验装置的底部设置有运动模拟器，运动模拟器的顶部平台上固设有步道，步道上沿步行方向设有测力传感器，步道的一侧设有可与被测试者同步前进的运动捕捉系统；所述试验装置具有数据处理系统，数据处理系统的信号输入端分别与测力传感器和运动捕捉系统的信号输出端相连。
所述步道的两侧固设有护栏。
所述步道的上方悬挂有悬链，悬链下垂的末端用于与被测试者所佩戴的安全带相连。
所述运动模拟器为六自由度运动平台。
所述测力传感器为生物力学测力台。
所述运动捕捉系统包括摄像机安装架，摄像机安装架上安装有摄像机，摄像机的镜头朝向被测试者。
本方案的步进摩擦试验装置，包括运动模拟器，运动模拟器为六自由度运动平台，通过输入不同的控制程序，六自由度运动平台可以模拟出多种震动形式，如船在行驶中的震动、飞机在飞行中的震动、地震中地面的震动等。运动模拟器上固定安装有一个步道，步道供被测试者在上面行走，步道上沿步行方向至少铺设有两块生物力学测力台，生物力学测力台测量被测试者受到的摩擦力，并将测到的摩擦力信息输送到数据处理系统，供数据处理系统进行数据分析。步道的一侧设置有运动捕捉系统，运动捕捉系统的摄像机实时采集被测试者在行走过程中的运动信息(如步速、步长、人体重心位置等)，并将采集到的信息输送到数据处理系统，供数据处理系统进行数据分析。另外，该试验装置还具有安全保护设施，安全保护设施包括分别固设于步道两侧的护栏和步道上方的悬挂的悬链，在做实验时，悬链下垂的末端系于被测试者身上所佩戴的安全带上，防止在试验时出现意外伤害。上述试验装置为在运动状态下研究人与地之间的摩擦提供了硬件基础，满足了试验、研究的需要。
附图说明
图1是本实用新型处于试验状态的结构示意图；
图2是步道位置处的俯视图。
具体实施方式
图1、2所示本实用新型的步进摩擦试验装置，包括运动模拟器4，运动模拟器4为六自由度运动平台，由于六自由度运动平台为现有技术，这里不再对其进行赘述。通过改变控制六自由度运动平台的运动程序，则六自由度运动平台可以模拟出多种振动形式。运动模拟器4的上平台上固定安装有一个步道3，步道3的长度在4m～5m之间，步道3的两侧分别固定安装有护栏1，护栏1可以防止被测试者从试验装置上跌落下来。步道3的中部沿步道3长度方向铺设有两块生物力学测力台2。步道3的一侧设有与被测试者同步前进的运动捕捉系统7，运动捕捉系统7包括摄像机安装架和安装于摄像机安装架上的摄像机，摄像机的镜头朝向被测试者。同时，该步进摩擦试验装置还具有数据处理系统5，数据处理系统5的信号输入端分别与生物力学测力台2和摄像机的信号输出端相连。另外，在步道3的上方还设有悬链系统6，悬链系统6的悬链的自由端在试验时系在被测试者身上所佩戴的安全带上，防止在试验时出现意外伤害。

Claims (6)

1.步进摩擦试验装置，其特征在于：该实验装置的底部设置有运动模拟器，运动模拟器的顶部平台上固设有步道，步道上沿步行方向设有测力传感器，步道的一侧设有可与被测试者同步前进的运动捕捉系统；所述试验装置具有数据处理系统，数据处理系统的信号输入端分别与测力传感器和运动捕捉系统的信号输出端相连。
2.根据权利要求1所述的步进摩擦试验装置，其特征在于：所述步道的两侧固设有护栏。
3.根据权利要求1或2所述的步进摩擦试验装置，其特征在于：所述步道的上方悬挂有悬链，悬链下垂的末端用于与被测试者所佩戴的安全带相连。
4.根据权利要求3所述的步进摩擦试验装置，其特征在于：所述运动模拟器为六自由度运动平台。
5.根据权利要求4所述的步进摩擦试验装置，其特征在于：所述测力传感器为生物力学测力台。
6.根据权利要求5所述的步进摩擦试验装置，其特征在于：所述运动捕捉系统包括摄像机安装架，摄像机安装架上安装有摄像机，摄像机的镜头朝向被测试者。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105832342A (zh) * 2016-03-14 2016-08-10 深圳清华大学研究院 基于光学运动捕捉系统可视空间扩展的运动学参数捕捉方法

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