专利名称：人体模型的仿生关节结构及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人体模型的仿生关节结构，属于人体模型的仿生结构领域。
背景技术：
仿生关节结构的研究不同于机器手关节的研究。机器手主要从运动自由度及运动轨迹的可实现性来设计运动关节，而仿生关节结构的设计包括人体关节活动度的模拟，活动范围的模拟及限位，摩擦阻尼的模拟，国内关于该项技术尚未见报道(在申报国家科技部创新基金时已对这方面的内容进行了查新，国家科技部2002年度创新基金，代码02C26225120242)。国外的人体模型如汽车安全假人的研究(王碹，李宏光，赵航等，现代汽车安全，人民交通出版社，1998年5月)，1960年美国开发实验用I型假人(Hybrid-I Dummy)1972年公布了有关假人的规定，在此基础上又研究出II假人(Hybrid-II Dummy)，其中包括50和90百分位成人男性假人，百分位成人女性假人，此外还有3岁、6岁和9岁的儿童“假人系列”。但因II型假人的刚性大，生物仿真性(Biofidelity)有局限，不能很好再现汽车碰撞过程中人机运动状态。1973年又研究出III型假人(Hybrid-II Dummy)，及美国DOTSID侧碰假人，欧洲侧碰撞假人(EuroSID-I)，随着实验的方法完善，又出现了正面碰撞假人，侧碰假人以及抛出或翻滚假人等。仿生关节是假人设计中的关键部分。现有的国外假人的仿生关节结构复杂，调整关节中运动件之间的摩擦力困难，美国III型假人的肘关节采用一个滑块拉紧来调节摩擦片的松紧从而调节摩擦力大小易造成力偏心，而且国外假人的仿生关节结构数据保密。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种人体模型的仿生关节结构；本发明的另一目的是提供这一仿生关节结构的用途。
人体模型的仿生关节结构人体模型的仿生关节结构，含有上臂和下臂及两个转动部分，具有两个转动自由度，即上臂绕水平轴心线转动和下臂相对于上臂的转动。上臂和下臂活动连接，上臂绕水平轴心线相对于下臂转动，转动位置被限位销钉和上臂的定位缺口限定，转动部分的摩擦力由正反两面的摩擦滑动块和调节螺钉共同调控，联接螺钉将下臂的上部分和下部分连接，下臂的下部分绕下臂的轴心线转动，联接螺钉的下面装设有摩擦垫片以调节该转动部位的摩擦力，止动螺钉固定联接螺钉以防止相对于下臂的转动。
下臂相对于上臂转动部位的转轴上装设有角位移传感器，实时测试上臂相对于下臂的转动角度。
仿生关节结构为金属材料制作。
本发明用于航空弹射救生假人的关节，直升飞机防坠毁假人的关节和汽车碰撞安全假人的关节。
本发明具有如下优点1、仿生结构构成的关节具有与人体关节相类似的自由度，能进行活动范围的模拟；2、限位机构和可调摩擦系数的摩擦阻尼片，能模拟人体关节的限位和摩擦阻尼；3、角位移传感器，能实时测试关节的角位移。这对于仿真人体模型的设计具有重要的意义。
四
图1为人体模型的仿生关节结构示意图。
图2为右侧视图。
1上臂，2、3摩擦片，4调节螺钉，5限位销钉，6定位缺口，7下臂，8下臂的下半部，9联接螺钉，10摩擦垫片，11止动螺钉，12传感器。
图3为A-A剖视图。
图4为B-B剖视图。
图5为C-C剖视图。
图6为D-D剖视图。
五具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1人体模型的仿生关节结构含有上臂1、下臂7和两个转动部分，具有两个转动自由度，即上臂绕水平轴心线转动和下臂相对于上臂的转动。上臂和下臂活动连接，上臂1绕水平轴心线相对于下臂7转动，转动位置被限位销钉5和上臂1的定位缺口6限定，转动部分的摩擦力由摩擦滑动块2、3和调节螺钉4共同调控，当顺时针扭动调节螺钉4时，摩擦滑动块2、3向内挤压上臂，摩擦力增大，当逆时针扭动调节螺钉4时，摩擦滑动块向外移动，则摩擦力减小。联接螺钉9将下臂的上部分和下部分连接，下臂7的下部分8绕下臂7的轴心线转动，联接螺钉9的下面装设有摩擦垫片10以调节该转动部位的摩擦力，止动螺钉11固定联接螺钉9以防止相对于下臂的转动。该仿生关节结构为金属材料制作。
下臂7相对于上臂1转动部位的转轴上装设有角位移传感器12，实时测试上臂1相对于下臂7的转动角度。
权利要求
1.人体模型的仿生关节结构，其特征在于该仿生关节结构含有上臂(1)和下臂(7)，上臂和下臂活动连接，上臂(1)绕水平轴心线相对于下臂(7)转动，转动位置被限位销钉(5)和上臂(1)的定位缺口(6)限定，转动部分的摩擦力由摩擦滑动块(2)(3)和调节螺钉(4)共同调控；联接螺钉(9)将下臂的上部分和下部分连接，下臂(7)的下部分(8)相对于下臂的轴心线转动，联接螺钉(9)的下面装设有摩擦垫片(10)以调节该转动部位的摩擦力，止动螺钉(11)固定联接螺钉(9)以防止相对于下臂的转动。
2.按照权利要求1所述人体模型的仿生关节结构，其特征在于下臂(7)相对于上臂(1)转动部位的转轴上装设有角位移传感器(12)，实时测试上臂(1)相对于下臂(7)的转动角度。
3.按照权利要求1所述人体模型的仿生关节结构，其特征在于该仿生关节结构为金属材料制作。
4.按照权利要求1所述人体模型的仿生关节结构，其特征在于该仿生关节结构用于航空弹射救生假人的关节，直升飞机防坠毁假人的关节和汽车碰撞安全假人的关节。
全文摘要
人体模型的仿生关节结构及其用途，其特点是该仿生关节结构含有上臂(1)、下臂(7)和两个转动部分，上臂和下臂活动连接，上臂(1)绕水平轴心线相对于下臂(7)转动，转动位置被限位销钉(5)和上臂(1)的定位缺口(6)限定，转动部分的摩擦力由摩擦滑动块(2)(3)和调节螺钉(4)共同调控；联接螺钉(9)将下臂的上部分和下部分连接，下臂(7)的下部分(8)相对于下臂的轴心线转动，联接螺钉(9)的下面装设有摩擦垫片(10)以调节该转动部位的摩擦力，止动螺钉(11)固定联接螺钉(9)以防止相对于下臂的转动。该仿生关节结构用于航空弹射假人的关节，直升飞机防坠毁假人的关节和汽车碰撞安全假人的关节。
文档编号G09B23/00GK1728195SQ2005100212
公开日2006年2月1日 申请日期2005年7月12日 优先权日2005年7月12日
发明者袁中凡, 林大全, 樊庆文, 廖俊必, 陈爽 申请人:四川大学