專(zhuān)利名稱(chēng)：步進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及步進(jìn)摩擦試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種步態(tài)分析與六自由 度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相結(jié)合的試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
行走是人們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ?jiàn)的運(yùn)動(dòng)，而在行走過(guò)程中由于路面狀況、行 人所穿的鞋子、行人所處的狀態(tài)等條件不同，時(shí)常發(fā)生打滑甚至摔倒的現(xiàn)象。 嚴(yán)重的打滑會(huì)造成人體失穩(wěn)甚至跌倒。 一旦發(fā)生跌倒就有可能對(duì)人體造成傷 害，尤其是對(duì)于老年人，由于打滑而產(chǎn)生的摔倒可使他們的肌肉、骨骼受到損 傷，甚至造成死亡事故。近年來(lái)已有科研機(jī)構(gòu)及醫(yī)療研究機(jī)構(gòu)在進(jìn)行步態(tài)分析 (步態(tài)分析是利用生物力學(xué)的概念、處理手段和已知的人體解剖學(xué)、生理學(xué) 知識(shí)，借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖形圖像技術(shù)，對(duì)人體行走的功能狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比 分析的研究方法。)方面的研究，隨之也出現(xiàn)了步態(tài)分析系統(tǒng)為步態(tài)研究提供 硬件基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的步態(tài)分析系統(tǒng)包括靜止的測(cè)力裝置，測(cè)力裝置的信號(hào)輸出端 連接有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用來(lái)分析測(cè)力系統(tǒng)所采集到的力學(xué)參數(shù)， 另外，該系統(tǒng)還有影像捕捉系統(tǒng)，影像捕捉系統(tǒng)同樣將捕捉到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸送 到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析。但是，人有時(shí)會(huì)在運(yùn)動(dòng)器件(如輪船、飛機(jī)、 汽車(chē)等)上行走，由于運(yùn)動(dòng)器件在運(yùn)行時(shí)較易受外界環(huán)境的影響而發(fā)生顛簸震
動(dòng)，這樣就更容易發(fā)生滑摔現(xiàn)象。在運(yùn)動(dòng)器件上行走時(shí)的滑摔，不僅與人體自 身的因素和所穿鞋子有關(guān)外，而且還與運(yùn)動(dòng)器件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有直接關(guān)系。顯然， 現(xiàn)有的步態(tài)分析系統(tǒng)不能滿(mǎn)足研究人在運(yùn)動(dòng)環(huán)境下，人體與地之間的摩擦的摩 擦狀況及人體所處的姿態(tài)。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種步進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置，用以滿(mǎn)足在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下研究人體與地之間的摩擦的裝備需求。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案步進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置的底部設(shè)置有運(yùn)動(dòng)模擬器，運(yùn)動(dòng)模擬器的頂部平臺(tái)上固設(shè)有步道，步道上沿步行方向設(shè)有測(cè)力傳感器，步道的一側(cè)設(shè)有可與被測(cè)試者同步前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)；所述試驗(yàn)裝置具有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的信號(hào)輸入端分別與測(cè)力傳感器和運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的信號(hào)輸出端相連。
所述步道的兩側(cè)固設(shè)有護(hù)欄。
所述步道的上方懸掛有懸鏈，懸鏈下垂的末端用于與被測(cè)試者所佩戴的安全帶相連。
所述運(yùn)動(dòng)模擬器為六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。所述測(cè)力傳感器為生物力學(xué)測(cè)力臺(tái)。
所述運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)包括攝像機(jī)安裝架，攝像機(jī)安裝架上安裝有攝像機(jī)，攝像機(jī)的鏡頭朝向被測(cè)試者。
本方案的步進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置，包括運(yùn)動(dòng)模擬器，運(yùn)動(dòng)模擬器為六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，通過(guò)輸入不同的控制程序，六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可以模擬出多種震動(dòng)形式，如船在行駛中的震動(dòng)、飛機(jī)在飛行中的震動(dòng)、地震中地面的震動(dòng)等。運(yùn)動(dòng)模擬器上固定安裝有一個(gè)步道，步道供被測(cè)試者在上面行走，步道上沿步行方
向至少鋪設(shè)有兩塊生物力學(xué)測(cè)力臺(tái)，生物力學(xué)測(cè)力臺(tái)測(cè)量被測(cè)試者受到的摩擦力，并將測(cè)到的摩擦力信息輸送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，供數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。步道的一側(cè)設(shè)置有運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集被測(cè)試者在行走過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)信息(如步速、歩長(zhǎng)、人體重心位置等)，并將采集到的信息輸送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，供數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。另外，該試驗(yàn)裝置還具有安全保護(hù)設(shè)施，安全保護(hù)設(shè)施包括分別固設(shè)于歩道兩側(cè)的護(hù)欄和步道上方的懸掛的懸鏈，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，懸鏈下垂的末端系于被測(cè)試者身上所佩戴的安全帶上，防止在試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)意外傷害。上述試驗(yàn)裝置為在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下研究人與地之間的摩擦提供了硬件基礎(chǔ)，滿(mǎn)足了試驗(yàn)、研究的需要。

圖1是本實(shí)用新型處于試驗(yàn)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是步道位置處的俯視圖。
具體實(shí)施方式

圖1、 2所示本實(shí)用新型的步進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置，包括運(yùn)動(dòng)模擬器4，運(yùn)動(dòng)模擬器4為六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，由于六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再對(duì)其進(jìn)行贅述。通過(guò)改變控制六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)程序，則六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可以模擬出多種振動(dòng)形式。運(yùn)動(dòng)模擬器4的上平臺(tái)上固定安裝有一個(gè)步道3，步道3的長(zhǎng)度在4m 5m之間，步道3的兩側(cè)分別固定安裝有護(hù)欄1，護(hù)欄1可以防止被測(cè)試者從試驗(yàn)裝置上跌落下來(lái)。步道3的中部沿步道3長(zhǎng)度方向鋪設(shè)有兩塊生物力學(xué)測(cè)力臺(tái)2。步道3的一側(cè)設(shè)有與被測(cè)試者同步前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)7，運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)7包括攝像機(jī)安裝架和安裝于攝像機(jī)安裝架上的攝像機(jī)，攝像機(jī)的鏡頭朝向被測(cè)試者。同時(shí)，該步進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置還具有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)5的信號(hào)輸入端分別與生物力學(xué)測(cè)力臺(tái)2和攝像機(jī)的信號(hào)輸出端相連。另外，在步道3的上方還設(shè)有懸鏈系統(tǒng)6，懸鏈系統(tǒng)6的懸鏈的自由端在試驗(yàn)時(shí)系在被測(cè)試者身上所佩戴的安全帶上，防止在試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)意外傷害。
權(quán)利要求1.步進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置，其特征在于該實(shí)驗(yàn)裝置的底部設(shè)置有運(yùn)動(dòng)模擬器，運(yùn)動(dòng)模擬器的頂部平臺(tái)上固設(shè)有步道，步道上沿步行方向設(shè)有測(cè)力傳感器，步道的一側(cè)設(shè)有可與被測(cè)試者同步前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)；所述試驗(yàn)裝置具有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的信號(hào)輸入端分別與測(cè)力傳感器和運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的信號(hào)輸出端相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的歩進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置，其特征在于所述步道 的兩側(cè)固設(shè)有護(hù)欄。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的歩進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置，其特征在于所述 步道的上方懸掛有懸鏈，懸鏈下垂的末端用于與被測(cè)試者所佩戴的安全帶相 連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的步進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置，其特征在于所述運(yùn)動(dòng) 模擬器為六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的步進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置，其特征在于所述測(cè)力 傳感器為生物力學(xué)測(cè)力臺(tái)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的步進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置，其特征在于所述運(yùn)動(dòng) 捕捉系統(tǒng)包括攝像機(jī)安裝架，攝像機(jī)安裝架上安裝有攝像機(jī)，攝像機(jī)的鏡頭朝 向被測(cè)試者。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種步進(jìn)摩擦試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置的底部設(shè)置有運(yùn)動(dòng)模擬器，運(yùn)動(dòng)模擬器的頂部平臺(tái)上固設(shè)有步道，步道上沿步行方向設(shè)有測(cè)力傳感器，步道的一側(cè)設(shè)有可與被測(cè)試者同步前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)；所述試驗(yàn)裝置具有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的信號(hào)輸入端分別與測(cè)力傳感器和運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的信號(hào)輸出端相連。上述試驗(yàn)裝置為在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下研究人與地之間的摩擦提供了硬件基礎(chǔ)，滿(mǎn)足了試驗(yàn)、研究的需要。
文檔編號(hào)G01N19/02GK201408161SQ20092009018
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日
發(fā)明者上官寶, 孫樂(lè)民, 張永振, 杜三明, 牛永平, 賈利曉, 鐵喜順, 躍 陳 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)