专利名称：人工下肢假肢步态试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种假肢性能测试装置，特别是一种客观的假肢 性能评价装置。
背景技术：
第二次全国残疾人抽样调查数据显示我国目前肢体残疾者高达
2412万人，为了使这一部分人重新回归社会，就必须要全方位地提 高假肢技术水平，完善假肢功能，提高患者康复水平。而在假肢的研 制过程中，要对其性能进行研究和检验，最直接的实验方法是截肢者 穿戴，但在假肢尚未进入实用化阶段时实验难于进行，而且不同的人 对相同假肢有不同的评价，具有一定的主观性。所以较为客观地评 价假肢所具备的代偿功能就成为假肢研究的必然趋势。但是国内目前 尚无能够相对客观地评价假肢步态性能的设备和仪器。因此，有必要 建立一套比较客观的假肢步态试验系统。
发明内容
本实用新型是要解决客观地评价假肢步态性能的技术问题，而提 供一种人工下肢假肢步态试验装置，为假肢设计和研发提供平台，相 对于正常人的行走步态对假肢的步态进行评价，来检测假肢产品的性 能；该试验装置功能之一能模拟复现正常人的行走步态，即以正常 人体行走步态下关节角度随时间的变化曲线作为控制源，控制装置模 拟腿的运动，复现正常人的行走步态；其功能之二是实现对假肢步态性能的测试评价，模拟大腿或(和)小腿截肢残疾人行走时的步态， 对安装假肢后的下肢假肢关节角度变化等情况进行测试和分析。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是 一种人工下肢 假肢步态试验装置由模拟腿、动力源和传动装置以及测控系统组成， 模拟腿包括躯干、大腿、小腿、脚板、髋关节、膝关节，大腿阻尼结 构、小腿阻尼结构、两套配重结构，其特点是动力源包括驱动步进 电机和步进电机驱动器；测控系统包括四角位移传感器、数据采集模 块、运动控制卡，计算机处理系统，计算机处理系统经支架固定于地 面的外箱体，四角位移传感器分别位于两个髋关节和两个膝关节处， 用来采集模拟步态的关节角度变化，并通过数据采集模块将采集的信 号传输给计算机处理系统，计算机处理系统经控制系统和采集系统的 软件，将采集的人体正常行走时完整步态周期中步态关节角度数据作 为控制信号，通过运动控制卡控制动力源，动力源的输出经传动装置 驱动模拟腿的运动，用于实现正常人体行走步态的模拟。
大、小腿阻尼结构分别安装在大、小腿上为大腿和小腿提供阻尼 力，防止振动。配重结构安装在躯干下面支架内用来调整地面反力， 模拟不同体重人体的步态。
本实用新型的有益效果是^
本实用新型的试验装置，可以模拟人体两条腿的行走步态，将假 肢安装在此装置上，模拟截肢患者安装上假肢后的行走步态特征，从 而对假肢给出 一个相对客观的数据评价，实现了从机械装置的角度对 假肢产品的性能进行评价，对假肢步态的评价由原来的肢残者的主观感受转为统一的客观性评价。同时，基于假肢步态与正常步态的差异， 分析其产生原因，进而对假肢加以改进，使假肢的设计逐步趋于完善。
图l是本实用新型的结构立体图2是本实用新型的结构主视图3是图2的左视图4是图2的俯视图5是测控系统原理示意图6是控制系统的软件流程图7是采集系统的软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1至图4所示，本实用新型的人工下肢假肢步态试验装置由
模拟腿、动力源和传动装置以及测控系统组成。
模拟腿包括躯干l、大腿2、小腿3、脚板4、髋关节5、膝关节 6，大腿阻尼结构14、小腿阻尼结构15、两套配重结构9，动力源包 括驱动电机7;测控系统包括四角位移传感器13、数据采集模块IO、 运动控制卡12，计算机处理系统ll。
计算机处理系统11经支架圆定于地面的外箱体8，四角位移传感 器13分别位于两个髋关节5和两个膝关节6处，用来采集模拟步态
的关节角度变化。 大、小腿阻尼结构14， 15分别安装在大、小腿2， 3上为大腿2和小腿3提供阻尼力，防止振动；配重结构在躯干1下面支架内用来调 整地面反力，模拟不同体重人体的步态。
如图5所示，四角位移传感器13采集模拟步态的关节角度变化 数据通过数据采集模块10传输给计算机处理系统11，计算机处理系 统(11)经控制系统和采集系统的软件，将采集的人体正常行走时完 整步态周期中步态关节角度数据作为控制信号，通过运动控制卡12 控制动力源(步进电机驱动器和四个步进电机)，动力源的输出经传 动装置驱动模拟腿的运动，实现正常人体行走步态的模拟。
为便于观测模拟腿与假肢的步态特性，装置中模拟腿的部件均可 拆卸，以实现将下肢假肢产品安装在此装置上进行性能的测试，进而 对下肢假肢产品进行性能的评价。
本实用新型的控制系统的软件流程图图6所示。
本实用新型的是采集系统的软件流程图图7所示。
权利要求1. 一种人工下肢假肢步态试验装置由模拟腿、动力源和传动装置以及测控系统组成，模拟腿包括躯干(1)、大腿(2)、小腿(3)、脚板(4)、髋关节(5)、膝关节(6)，大腿阻尼结构(14)、小腿阻尼结构(15)、两套配重结构(9)，其特征在于，所述动力源包括驱动步进电机(7)和步进电机驱动器；所述测控系统包括四角位移传感器(13)、数据采集模块(10)、运动控制卡(12)，计算机处理系统(11)，计算机处理系统(11)经支架固定于地面的外箱体(8)，四角位移传感器(13)分别位于两个髋关节(5)和两个膝关节(6)处，用来采集模拟步态的关节角度变化，并通过数据采集模块(10)将采集的信号传输给计算机处理系统(11)，计算机处理系统(11)经控制系统和采集系统的软件，将采集的人体正常行走时完整步态周期中步态关节角度数据作为控制信号，通过运动控制卡(12)控制动力源，动力源的输出经传动装置驱动模拟腿的运动，用于实现正常人体行走步态的模拟。
2. 根据权利要求1所述的人工下肢假肢步态试验装置，其特征在于， 所述大、小腿阻尼结构(14),(15)分别安装在大、小腿(2， 3)上为大 腿(2)和小腿(3)提供阻尼力，防止振动。
3. 根据权利要求1所述的人工下肢假肢步态试验装置，其特征在于， 所述配重结构(9)安装在躯干(1)下面支架内用来调整地面反力， 模拟不同体重人体的步态。
专利摘要本实用新型涉及一种人工下肢假肢步态试验装置由模拟腿、动力源和传动装置，测控系统组成，测控系统包括四角位移传感器、数据采集模块、运动控制卡，计算机处理系统，计算机处理系统经支架固定于地面的外箱体，四角位移传感器分别位于两个髋关节和两个膝关节处，用来采集模拟步态的关节角度变化，并通过数据采集模块将采集的信号传输给计算机处理系统，并经控制系统和采集系统的软件，将采集的人体正常行走时完整步态周期中步态关节角度数据作为控制信号，通过运动控制卡控制动力源，动力源的输出经传动装置驱动模拟腿的运动，用于实现正常人体行走步态的模拟。它能基本模拟人体的正常步态，为进一步进行假肢性能的客观评价提供了可行的实验平台。
文档编号A61F2/50GK201260709SQ200820153320
公开日2009年6月24日 申请日期2008年9月23日 优先权日2008年9月23日
发明者瑜 周, 唐建光, 昆 尚, 崔海坡, 萌 徐, 丽 文, 萌 李, 沈力行, 赵改平, 黄晶晶 申请人:上海理工大学