一种足底受力测量装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种足底受力测量装置,包括测力机构和传动机构。传动机构通过调速电机带动主动力轴转动,主动力轴通过固定在其上的第一扭簧与第二扭簧将扭矩传输至左踏板前滚筒和右踏板前滚筒上,控制电机的转速来控制左踏板与右踏板的运动速度。左踏板与右踏板平行对称安装,左踏板后滚筒与右踏板后滚筒位于同一轴线上。测力机构通过左踏板与右踏板上的滚柱轴承下方和前方、后方安装的压力传感器对左右脚底部压力和剪切力进行测量。被测量者在测量装置上实现位移运动和行走,进而研究不同步态下足底受力情况。测量装置结构简单，主动力轴输入扭矩实现左右踏板前滚筒的转动，避免了外界输入力的干扰，提高了足底受力的测量精度。
【专利说明】—种足底受力测量装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量装置，具体地说，涉及一种用于人体运动时足底受力的测量装置。
【背景技术】
[0002]人体步行时依靠下肢的髋关节，膝关节，踝关节的交替运动实现行走。行走时足底受力能够反应出人体当前运动步态的状态，因而足底受力测量装置对于人体步态研究起到极为重要的作用。除此之外，足底受力测量装置对于下假肢膝关节或踝关节的研究以及下肢康复的研究也有重要的作用。目前的足底受力测量装置有静态的测力板，测力台以及测力鞋三种类型。测力板功能局限，不能够很好的适应各种运动状态。测力台能够测量出足底运动时的三维受力数据，但是其测量受噪声影响较大。测力鞋作为现在主流的测力方法，其能够很好的测量出运动时足底的正压力，但是却对足底剪切力无法测量。如中国专利CN102475548A，其由固定支架，踏板，计算机支架，可编程控制器，电子计数器，时间控制器，现场对角器，角度和加速度传感器组成，其只能实现脚底正压力的测量，并且其测量区域固定，被测试人员在其上无法实现位移运动和行走，而且其无法测量出足底所受到的剪切力。
【发明内容】
[0003]为了避免现有技术存在的不足，解决足底所受到的压力和剪切力的测量问题，本发明提出一种足底受力测量装置。通过控制电机的转速控制踏板的运动速度，被测量者在测量装置上实现位移运动和行走，进而研究不同步态下足底受力情况。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括测力机构、传动机构，
[0005]所述测力机构包括左踏板、右踏板、左踏板左前滚柱轴承、第一侧板、左踏板前滚筒、第二侧板、左踏板右前滚柱轴承、右踏板左前滚柱轴承、第三侧板、右踏板前滚筒、第四侧板、右踏板右前滚柱轴承、右踏板右后滚柱轴承、右踏板后滚筒、右踏板左后滚柱轴承、左踏板右后滚柱轴承、左踏板后滚筒、左踏板左后滚柱轴承，所述左踏板位于第一侧板与第二侧板之间，左踏板前滚筒通过左踏板左前滚柱轴承和左踏板右前滚柱轴承固连在第一侧板与第二侧板内侧前部，左踏板后滚筒通过左踏板左后滚柱轴承和左踏板右后滚柱轴承固连在第一侧板与第二侧板内侧后部，左踏板左前滚柱轴承和左踏板右前滚柱轴承的下面和前面放置有压力传感器，左踏板左后滚柱轴承和左踏板右后滚柱轴承的下面和后面放置有压力传感器，第一侧板与第二侧板之间安装多根支撑滚轴，左踏板前滚筒和左踏板后滚筒上绕有传动皮带；所述右踏板位于第三侧板和第四侧板之间，右踏板前滚筒通过右踏板左前滚柱轴承和右踏板右前滚柱轴承固连在第三侧板和第四侧板内侧前部，右踏板后滚筒通过右踏板左后滚柱轴承和右踏板右后滚柱轴承固连在第三侧板与第四侧板内侧后部，右踏板左前滚柱轴承和右踏板右前滚柱轴承的下面和前面放置有压力传感器，右踏板左后滚柱轴承和右踏板右后滚柱轴承的下面和后面放置有压力传感器，第三侧板和第四侧板之间安装多根支撑滚轴，右踏板前滚筒和右踏板后滚筒上绕有传动皮带；
[0006]所述传动机构由主动力轴、第一扭簧、第二扭簧组成,主动力轴与电机输出轴通过联轴器固连，第一扭簧与第二扭簧同侧的一端固定在主动力轴上，主动力轴穿过左踏板前滚筒和右踏板前滚筒，第一扭簧的另一端焊接在左踏板前滚筒的内壁上，第二扭簧的另一端焊接在右踏板前滚筒的内壁上，主动力轴通过两个扭簧将扭矩传输至左踏板前滚筒和右踏板前滚筒上。
[0007]左踏板和右踏板对称安装；左踏板后滚筒与右踏板后滚筒位于同一轴线上。
[0008]有益效果
[0009]本发明提出的一种足底受力测量装置，由测力机构和传动机构组成。传动机构通过调速电机带动主动力轴转动，主动力轴通过固定在其上的第一扭簧与第二扭簧将扭矩传输至左踏板前滚筒和右踏板前滚筒上，控制电机的转速来控制左踏板与右踏板的运动速度。左踏板和右踏板对称安装，左踏板后滚筒与右踏板后滚筒位于同一轴线上。测力机构通过左踏板与右踏板上的滚柱轴承下面和前面、后面安装的压力传感器对左右脚底部压力和剪切力进行测量。被测量者在测量装置上实现位移运动和行走，进而研究不同步态下足底受力情况。测量装置结构简单，主动力轴输入扭矩实现左右踏板前滚筒的转动，避免了外界输入力的干扰，提高了足底受力的测量精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图和实施方式对本发明一种足底受力测量装置作进一步的详细说明。
[0011]图1为本发明足底受力测量装置结构示意图。
[0012]图2为本发明的传动装置结构示意图。
[0013]图中:
[0014]1.主动力轴2.左踏板左前滚柱轴承3.第一侧板4.左踏板5.左踏板前滚筒6.第二侧板7.左踏板右前滚柱轴承8.右踏板左前滚柱轴承9.第三侧板10.右踏板11.右踏板前滚筒12.第四侧板13.右踏板右前滚柱轴承14.第一滚轴15.第二滚轴16.第三滚轴17.第四滚轴18.第五滚轴19.右踏板右后滚柱轴承20.右踏板后滚筒21.右踏板左后滚柱轴承22.左踏板右后滚柱轴承23.左踏板后滚筒24.左踏板左后滚柱轴承25.第十滚轴26.第九滚轴27.第八滚轴28.第七滚轴29.第六滚轴30.第一扭簧31.第二扭簧
【具体实施方式】
[0015]本实施例是一种足底受力测量装置。
[0016]参阅图1、图2，本实施例足底受力测量装置由测力机构和传动机构组成。其中，测力机构由左踏板4、右踏板10、左踏板左前滚柱轴承2、第一侧板3、左踏板前滚筒5、第二侧板6、左踏板右前滚柱轴承7、右踏板左前滚柱轴承8、第三侧板9、右踏板前滚筒11、第四侧板12、右踏板右前滚柱轴承13、右踏板右后滚柱轴承19、右踏板后滚筒20、右踏板左后滚柱轴承21、左踏板右后滚柱轴承22、左踏板后滚筒23、左踏板左后滚柱轴承24组成；左踏板4安装在第一侧板3与第二侧板6之间，左踏板前滚筒5通过左踏板左前滚柱轴承2和左踏板右前滚柱轴承7固连在第一侧板3与第二侧板6内侧前部；左踏板后滚筒23通过左踏板左后滚柱轴承24和左踏板右后滚柱轴承22固连在第一侧板3与第二侧板6内侧后部；左踏板左前滚柱轴承2和左踏板右前滚柱轴承7的下面和前面放置有压力传感器，左踏板左后滚柱轴承24和左踏板右后滚柱轴承22的下面和后面放置有压力传感器。第一侧板3与第二侧板6之间安装有第六滚轴29，第七滚轴28，第八滚轴27，第九滚轴26和第十滚轴25。多个滚轴安装在第一侧板3与第二侧板6之间作为辅助支撑传动皮带的作用。左踏板前滚筒5和左踏板后滚筒23之间有传动皮带，供测试人员在上部行走。左踏板在竖直方向或前、后方向受力时，左踏板左前滚柱轴承2和左踏板右前滚柱轴承7与左踏板左后滚柱轴承24和左踏板右后滚柱轴承22上对应的传感器即能将受力的状况反应出来。右踏板10安装在第三侧板9和第四侧板12之间，右踏板前滚筒11通过右踏板左前滚柱轴承8和右踏板右前滚柱轴承13固连在第三侧板9和第四侧板12内侧前部，右踏板后滚筒20通过右踏板左后滚柱轴承21和右踏板右后滚柱轴承19固连在第三侧板9与第四侧板内侧后部，右踏板左前滚柱轴承8和右踏板右前滚柱轴承13的下面和前面放置有压力传感器；右踏板左后滚柱轴承21和右踏板右后滚柱轴承19的下面和后面放置有压力传感器；第三侧板9和第四侧板12之间安装有第一滚轴14，第二滚轴15，第三滚轴16，第四滚轴17和第五滚轴18。多个滚轴安装在第三侧板9和第四侧板12之间作为辅助支撑传动皮带的作用。右踏板前滚筒11和右踏板后滚筒20之间有传动皮带，供测试人员在其上行走。右踏板在竖直方向或前、后方向受力时，右踏板左前滚柱轴承8和右踏板右前滚柱轴承13，右踏板左后滚柱轴承21和右踏板右后滚柱轴承19上对应的传感器即能将受力的状况反应出来。
[0017]测力机构安装时，左踏板4和右踏板10平行对称安装；左踏板后滚筒23与右踏板后滚筒20位于同一轴线上。
[0018]传动机构由主动力轴1、第一扭簧30、第二扭簧31组成,主动力轴I与调速电机输出轴通过联轴器固连，第一扭簧30与第二扭簧31同侧的一端焊接在主动力轴上，主动力轴穿过左踏板前滚筒5和右踏板前滚筒11，第一扭簧30的另一端焊接在左踏板前滚筒5的内壁上，第二扭簧31的另一端焊接在右踏板前滚筒11的内壁上，主动力轴通过第一扭簧30与第二扭簧31将扭矩传输至左踏板前滚筒5和右踏板前滚筒11上。
[0019]实施例1
[0020]本实施例足底受力测量装置测量人在静止状态足底所受的压力时，被测者左脚站在左踏板4上，右脚站在右踏板10上，被测者的脚在踏板上的位置不影响测量的准确性。左踏板4上的左踏板左前滚柱轴承2，左踏板右前滚柱轴承7，左踏板左后滚柱轴承24和左踏板右后滚柱轴承22下方安装的压力传感器能将左脚的脚底部压力在左踏板四个顶点上的分力测量出；通过将四个压力传感器所测量的数据进行叠加，即可测得被测者左脚的脚底部受力情况。右踏板10上的右踏板左前滚柱轴承8，右踏板右前滚柱轴承13，右踏板右后滚柱轴承19和右踏板左后滚柱轴承21下方安装的压力传感器能将右脚的脚底部压力在右踏板四个顶点上的分力测量出；通过将四个压力传感器所测量的数据进行叠加，即可测得被测者右脚的脚底部受力情况。
[0021]实施例2
[0022]本实施例足底受力测量装置测量人在行走状态时足底所受的压力和剪切力时，被测者左脚站在左踏板4上，右脚站在右踏板10上，人脚在踏板上的位置不影响测量的准确性。左踏板4上的左踏板左前滚柱轴承2，左踏板右前滚柱轴承7，左踏板左后滚柱轴承24和左踏板右后滚柱轴承22下方安装的压力传感器能将左脚脚底压力在左踏板四个顶点上的分力测量出。利用动力学方程对左踏板4建立竖直方向受力模型，即将被测者左脚脚底压力通过左踏板四个顶点上的分力计算出。左踏板4上的左踏板左前滚柱轴承2和左踏板右前滚柱轴承7前方安装的压力传感器和左踏板上的左踏板左后滚柱轴承24和左踏板右后滚柱轴承22后方安装的压力传感器能将左脚脚底部剪切力在左踏板四个顶点上水平方向的分力测量出。利用动力学方程对左踏板建立水平方向受力模型，即可将被测者左脚脚底剪切力通过左踏板四个顶点上水平方向的分力计算出。右踏板上的右踏板左前滚柱轴承8，右踏板右前滚柱轴承13，右踏板右后滚柱轴承19和右踏板左后滚柱轴承21下方安装的压力传感器能将右脚脚底部压力在右踏板四个顶点上的分力测量出。利用动力学方程对右踏板建立竖直方向受力模型，即可将被测者右脚脚底部压力通过右踏板四个顶点上的分力计算出。右踏板10上的右踏板左前滚柱轴承8和右踏板右前滚柱轴承13前方安装的压力传感器和右踏板上的右踏板右后滚柱轴承19和右踏板左后滚柱轴承21后方安装的压力传感器能将右脚脚底部剪切力在右踏板四个顶点上水平方向的分力测量出。利用动力学方程对右踏板建立水平方向受力模型，即可将被测者右脚脚底部剪切力通过右踏板四个顶点上水平方向的分力计算出。
【权利要求】
1.一种足底受力测量装置，其特征在于:包括测力机构、传动机构， 所述测力机构包括左踏板、右踏板、左踏板左前滚柱轴承、第一侧板、左踏板前滚筒、第二侧板、左踏板右前滚柱轴承、右踏板左前滚柱轴承、第三侧板、右踏板前滚筒、第四侧板、右踏板右前滚柱轴承、右踏板右后滚柱轴承、右踏板后滚筒、右踏板左后滚柱轴承、左踏板右后滚柱轴承、左踏板后滚筒、左踏板左后滚柱轴承，所述左踏板位于第一侧板与第二侧板之间，左踏板前滚筒通过左踏板左前滚柱轴承和左踏板右前滚柱轴承固连在第一侧板与第二侧板内侧前部，左踏板后滚筒通过左踏板左后滚柱轴承和左踏板右后滚柱轴承固连在第一侧板与第二侧板内侧后部，左踏板左前滚柱轴承和左踏板右前滚柱轴承的下面和前面放置有压力传感器，左踏板左后滚柱轴承和左踏板右后滚柱轴承的下面和后面放置有压力传感器，第一侧板与第二侧板之间安装多根支撑滚轴，左踏板前滚筒和左踏板后滚筒上绕有传动皮带；所述右踏板位于第三侧板和第四侧板之间，右踏板前滚筒通过右踏板左前滚柱轴承和右踏板右前滚柱轴承固连在第三侧板和第四侧板内侧前部，右踏板后滚筒通过右踏板左后滚柱轴承和右踏板右后滚柱轴承固连在第三侧板与第四侧板内侧后部，右踏板左前滚柱轴承和右踏板右前滚柱轴承的下面和前面放置有压力传感器，右踏板左后滚柱轴承和右踏板右后滚柱轴承的下面和后面放置有压力传感器，第三侧板和第四侧板之间安装多根支撑滚轴，右踏板前滚筒和右踏板后滚筒上绕有传动皮带； 所述传动机构由主动力轴、第一扭簧、第二扭簧组成，主动力轴与电机输出轴通过联轴器固连，第一扭簧与第二扭簧同侧的一端固定在主动力轴上，主动力轴穿过左踏板前滚筒和右踏板前滚筒，第一扭簧的另一端焊接在左踏板前滚筒的内壁上，第二扭簧的另一端焊接在右踏板前滚筒的内壁上，主动力轴通过两个扭簧将扭矩传输至左踏板前滚筒和右踏板前滚筒上。
2.根据权利要求1所 述的足底受力测量装置，其特征在于:左踏板和右踏板对称安装；左踏板后滚筒与右踏板后滚筒位于同一轴线上。
【文档编号】A61B5/22GK104068870SQ201410336133
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】葛文杰, 孙园喜, 郑佳, 董典彪, 赵东来 申请人:西北工业大学