述的减速器15—端采用螺栓与电机14相连，滚珠丝杠2穿过滚珠丝杠帽3与减速器15另一端相连，滚珠丝杠帽3、轴承、电机减速器16固定在移动座7上，定位轴4穿过轴承置于基座I上，大臂8—端采用螺栓与电机减速器16输出端相连，另一端与电机减速器Π9相连，小臂10分别与电机减速器Π9输出端、电机减速器ΙΠ11相连，足模13通过踝关节件12与电机减速器mil螺栓相连。所述的轴承为直线轴承5。所述的滚珠丝杠2通过联轴器与与减速器15相连。
[0036]机械结构系统的工作过程为:在伺服驱动的作用下电机减速器16中的电机轴带动减速器轴进行转动，电机减速器16输出端的大腿8随之转动；电机减速器Π 9的电机轴、减速器轴在伺服驱动作用下转动并带动其输出端的小腿?ο转动；电机减速器mu的电机、减速器轴转动带动踝关节件12转动，从而带动足模13运动。三个关节同时协调运动就实现了对足部的位置和姿态的要求即步态。与此同时，电机14轴转动带动减速器15轴转动，并通过联轴器带动滚珠丝杠2转动，滚珠丝杠2的旋转运动通过滚珠丝杠帽3转化为直线运动从而带动移动座7上下移动，进而在实现步态模拟的同时达到控制足底压力的作用。
[0037]双足步态模拟及足底压力仿真系统的使用方法，是基于上述系统实现的，具体步骤为:操作人员通过人机界面的微型计算机将指令上传;微型计算机经过运算后将指令传达到运动控制器或单片机，运动控制器或单片机接受指令后调用已存储的相关数据库信息并将其转化后的指令传递给驱动系统;驱动系统的驱动器将接收到的指令信息转化为驱动信号驱动各伺服电机协调运转，进而使机械结构系统中的各运动模块按照已规划的轨迹运动，实现人类步态和足底压力的再现;运动过程中传感系统的内部传感器将各关节的扭矩、位置等信息反馈到运动控制器或单片机，以保证运动控制器或单片机能够实时准确的采集运动信息并进行稳定控制；同时足模的运动位置和足底压力通过外部传感器反馈到微型计算机，以进一步实现对整个系统及足部的步态、足底压力进行实时控制、监测、矫正与更新。本发明为一个闭环的控制系统，该系统采用了伺服控制方式但不仅限于此控制方式。另机械结构图中输出端为真实尺寸的脚模，该脚模具有可替换性，可以根据情况更换脚模的型号来满足不同的需求。
[0038]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.双足步态模拟及足底压力仿真系统，其特征在于，包括: 机械结构系统，实现步态的模拟及足底压力再现； 驱动系统，向机械结构系统提供动力的装置，使机械执行单元按照预期要求实现运动； 传感系统，由内、外部传感器组成，获取内、外部环境中的压力、位置、扭矩信息并及时反馈到控制系统； 控制系统，根据作业指令以及从传感系统反馈回来的信号，支配机械执行单元去完成规定的运动； 机器一环境交互系统，实现机器与外部环境中的设备相互联系和协调； 人一机交互系统，是人与机器进行联系和参与机器的控制。2.根据权利要求1所述的双足步态模拟及足底压力仿真系统，其特征在于，所述的机械结构系统，包括:基座(I)、力控制t吴块和步态t吴块;所述的力控制t吴块，包括:滚珠丝杠(2)、滚珠丝杠帽(3)、定位轴(4)、轴承、移动座(7)、电机(14)和减速器;所述的步态模块，包括:电机减速器1(6)、大臂(8)、电机减速器Π (9)、小臂(10)、电机减速器ΠΚ11)、踝关节件(12)和足模(13);所述的减速器一端与电机(14)相连，滚珠丝杠(2)穿过滚珠丝杠帽(3)与减速器另一端相连，滚珠丝杠帽(3)、轴承、电机减速器1(6)固定在移动座(7)上，定位轴(4)穿过轴承置于基座(I)上，大臂(8)—端与电机减速器1(6)输出端相连，另一端与电机减速器Π(9)相连，小臂(10)分别与电机减速器Π (9)输出端、电机减速器ΠΚ11)相连，足模(13)通过踝关节件(12)与电机减速器m(ii)相连。3.根据权利要求2所述的双足步态模拟及足底压力仿真系统，其特征在于，所述的轴承为直线轴承(5);所述的滚珠丝杠(2)通过联轴器与与减速器(15)相连。4.根据权利要求2所述的双足步态模拟及足底压力仿真系统，其特征在于，所述的足模(13)可拆卸。5.根据权利要求1-4任一项所述的双足步态模拟及足底压力仿真系统，其特征在于，所述步态模块为两个，分别与基座相连。6.根据权利要求1所述的双足步态模拟及足底压力仿真系统，其特征在于，控制系统为运动控制器或单片机。7.根据权利要求1所述的双足步态模拟及足底压力仿真系统，其特征在于，人一机交互系统为微型计算机。8.根据权利要求6或7所述的双足步态模拟及足底压力仿真系统，其特征在于，所述内部传感器包括:扭矩传感器、位置传感器、角度传感器和速度传感器;外部传感器包括:压力传感器和距离传感器。9.双足步态模拟及足底压力仿真系统的使用方法，是基于上述系统实现的，其特征在于，具体步骤为: SI:操作人员通过人机界面的微型计算机将指令上传； S2:微型计算机经过运算后将指令传达到运动控制器或单片机，运动控制器或单片机接受指令后调用已存储的相关数据库信息并将其转化后的指令传递给驱动系统； S3:驱动系统的驱动器将接收到的指令信息转化为驱动信号驱动各伺服电机协调运转，进而使机械结构系统中的各运动模块按照已规划的轨迹运动，实现人类步态和足底压力的再现； S4:运动过程中传感系统的内部传感器将各关节的扭矩、速度、位置信息反馈到运动控制器或单片机；同时足模的运动位置和足底压力通过外部传感器反馈到微型计算机，实现对足部的步态、足底压力进行实时控制、监测、矫正与更新。
【专利摘要】双足步态模拟及足底压力仿真系统及使用方法，包括：机械结构系统，实现步态的模拟及足底压力再现；驱动系统，向机械结构系统提供动力的装置，使机械执行单元按照预期要求实现运动；传感系统，由内、外部传感器组成，获取内、外部环境中的压力、位置、扭矩信息并及时反馈到控制系统；控制系统，根据作业指令以及从传感系统反馈回来的信号，支配机械执行单元去完成规定的运动；机器—环境交互系统，实现机器与外部环境中的设备相互联系和协调；人—机交互系统，是人与机器进行联系和参与机器的控制。本发明能够准确的实现人类步态及足底压力的实时真实再现，同时可以设定步幅、步频。
【IPC分类】A61B5/11, A61B5/103
【公开号】CN105615886
【申请号】CN201511005268
【发明人】田雨农, 范丽新, 孙建巍, 夏阳
【申请人】北京贞正物联网技术有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月29日