一种人体打滑步态实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种人体打滑步态实验装置，它包括打滑步态还原环境与跌倒保护系统。其中，打滑步态还原环境是经过结构与原理设计进行了湿滑地面仿真，再现了真实打滑步态发生所需要的环境；跌倒保护系统由跌倒保护机构与运动控制机构组成，跌倒保护机构是通过有限长度的全身安全绳来停止人体的下坠，防止人体受到跌倒损伤，安全性、可靠性高，运动控制机构是通过电机控制保护装置的滑动，对人体运动位置进行跟踪，能大大减少保护装置对人体步态的影响，保证实验者步态的真实性。本发明专利技术能够有效还原打滑步态，并且结构简单，易于搭建，保护性强，可靠性高。

An experimental device for human body slipping gait

The invention provides an experimental device for human body skidding gait, which comprises a skidding gait restoring environment and a fall protection system. The sliding gait restoring environment is simulated on the wet ground through the structure and principle design, which reproduces the environment needed for the occurrence of real sliding gait; the fall protection system is composed of the fall protection mechanism and the motion control mechanism, and the fall protection mechanism is to stop the fall of the human body through a limited length of the whole body safety rope. To prevent the human body from being injured by falls, the safety and reliability are high. The motion control mechanism tracks the human body's movement position by sliding the motor control protection device, which can greatly reduce the impact of the protection device on human gait and ensure the authenticity of the experimenter's gait. The invention can effectively restore the sliding gait, and has the advantages of simple structure, easy construction, strong protection and high reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种人体打滑步态实验装置
本专利技术属于医疗健康领域，尤其涉及一种人体打滑步态实验装置。
技术介绍
跌倒损伤是人体，尤其是老人，受到意外损伤的重要原因之一，其中打滑是最为主要的原因。为了减少跌伤带来的损失，必须对打滑步态进行研究，这就需要能够在实验环境下真实可靠地进行打滑步态的还原，既要求对实验者肢体安全的可靠保护，又要求尽可能减少实验设备对人体步态的影响。目前，国内外搭建的实验系统形式为只使用安全绳拉住人体，但是没有考虑对人体步态的影响。在实验过程中，滑动机构的惯性会对人体的步态产生影响，足部触地角度、滑移速度、地面作用力等步态参数会产生变化，会对实验测量数据的分析结果产生一定的影响。因此，需要设计对实验者更友好的实验方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于人体打滑步态的实验装置，能够在人体打滑实验中有效还原打滑步态，并对人体形成可靠、有效的保护，防止人体受到损伤；在实验中，要尽可能地减少实验系统对人体步态产生的影响，保证步态的真实性。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种人体打滑步态实验装置，包括打滑步态还原环境和跌倒保护系统，所述打滑步态还原环境用于提供易于打滑的湿滑地面；所述跌倒保护系统包括跌倒保护机构和运动控制机构，所述跌倒保护机构用于防止人体受到跌倒损伤，所述运动控制机构用于控制跌倒保护机构的运动。进一步的，所述打滑步态还原环境为一平面，该平面的摩擦系数小于人行走所需的摩擦系数。进一步的，所述平面上喷洒有润滑液。进一步的，所述跌倒保护机构包括两根立柱、桁架、轮式移动方套、全身安全绳，桁架的一端滑动设置在其中一根立柱上，桁架的另一端滑动设置在另一根立柱上，两根立柱的上部安装有手摇提葫芦，手摇提葫芦用于调节桁架的高度；轮式移动方套滑动套装在桁架上，沿桁架滑动，轮式移动方套和桁架之间安装滚轮；全身安全绳连接在轮式移动方套上。进一步的，所述轮式移动方套为铝合金材质的金属方套，所述桁架为铝合金材质。进一步的，所述滚轮为硬质橡胶轮。进一步的，所述全身安全绳为丙纶绳。进一步的，所述轮式移动方套的两侧均安装有一连接吊环，两个连接吊环通过全身安全绳相连。进一步的，所述运动控制机构包括电机、电机驱动模块、齿轮、齿条、激光雷达传感器，电机固定连接在轮式移动方套上，电机上内置有编码器，齿条固定在桁架上，齿轮安装在电机的转轴上，齿轮和齿条相啮合，电机、编码器和激光雷达传感器均与电机驱动模块电连接。进一步的，所述电机驱动模块包括电源模块、电机驱动板、电机运动控制板MCU，所述的电源模块对电机驱动板提供直流电压、对电机运动控制板MCU提供电压，所述的电机驱动板接收电机运动控制板MCU的控制信号，提供给电机运动控制信号，所述电机运动控制板MCU以激光雷达传感器测量的人体运动距离作为输入，根据电机内置编码器测量的角度反馈控制电机带动轮式移动方套跟踪人的位置。本打滑实验方法的有益技术效果是：本专利技术再现打滑步态时，能够对人体形成可靠、有效的保护，防止人体受到损伤，安全性好，可靠性高；并且通过系统控制使得保护机构能够跟踪人体的步态，减少实验系统对人体步态产生的影响，保证步态的真实性；此外，本专利技术结构简单，易于搭建。附图说明下面结合附图和实施案例对本专利技术进一步说明。图1为打滑实验系统示意图；图2为跌倒保护系统示意图；图3为电机控制模块结构图；图中：平面1、桁架2、轮式移动方套3、全身安全绳4、手摇提葫芦5、连接吊环6、支架7、电机8、电机驱动模块9、齿轮10、齿条11、支架板12、激光雷达传感器13。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1、图2所示，本专利技术提供一种人体打滑步态实验装置，包括打滑步态还原环境、跌倒保护系统，所述打滑步态还原环境用于提供易于打滑的湿滑地面；所述跌倒保护系统包括跌倒保护机构和运动控制机构，所述跌倒保护机构用于防止人体受到跌倒损伤，所述运动控制机构用于控制跌倒保护机构的运动。具体的，所述打滑步态还原环境为一平面1，该平面采用表面光滑、弹性模量小的平整材料，该平面的摩擦系数小于人行走所需的摩擦系数，也可在平面上喷洒有润滑液。本实施例例中，该平面采用多块小的方形玻璃进行拼接，在玻璃上喷洒肥皂水来形成湿滑的实验地面。所述跌倒保护机构包括两根立柱、桁架2、轮式移动方套3、全身安全绳4，所述桁架2为铝合金材质，桁架2的一端滑动设置在其中一根立柱上，桁架2的另一端滑动设置在另一根立柱上，两根立柱的上部安装有手摇提葫芦5，手摇提葫芦5用于调节桁架2的高度，立柱的高度约为3m，桁架2约在2m高度，桁架2长度约8～10m，；所述轮式移动方套3为铝合金材质的金属方套，轮式移动方套3滑动套装在桁架2上，沿桁架2滑动，轮式移动方套3和桁架2之间安装硬质橡胶轮，从而减小摩擦阻力；所述全身安全绳4为丙纶绳，满足国家标准，安全性高；所述轮式移动方套3的两侧均安装有一连接吊环6，两个连接吊环6通过全身安全绳4相连，全身安全绳4由实验者穿戴，使在人体接触到地面之前停止人体的下坠，最终实现防止实验者受到跌倒损伤。所述运动控制机构包括支架7、电机8、电机驱动模块9、齿轮10、齿条11、激光雷达传感器13，电机8上内置有编码器，所述支架7固定在轮式移动方套3上，电机8固定安装在支架7上，齿条10与支架板12通过螺栓、螺母连接并固定在桁架2上，齿轮10安装在电机8的转轴上，齿轮10和齿条11相啮合，所述激光雷达传感器13固定在立柱底部，电机8、编码器和激光雷达传感器13均与电机驱动模块9电连接。当电机8转过一定角度时，齿轮10和齿条11啮合传动，轮式移动方套3也会直线移动一定的距离，从而对人体的运动位置进行跟踪。如图3所示，所述电机驱动模块9包括电源模块、电机驱动板、电机运动控制板MCU，所述的电源模块9对电机驱动板提供直流电压、对电机运动控制板MCU提供电压，本实例中，电源模块为24V直流电压适配器，电机8为57闭环步进电机，MCU为AVR单片机。电源模块将市电交流电转换为直流电压，对选用的57闭环步进电机驱动板提供24V直流电压、并经过可调直流降压模块(该模块为本领域常规的直流降压模块)对AVR单片机提供5V电压。所述的电机驱动板接收电机运动控制板MCU的控制信号，提供给电机8运动控制信号，所述电机运动控制板MCU以激光雷达传感器13测量的人体运动距离(沿桁架2长度方向的运动距离)作为输入，电机运动控制板MCU根据电机编码器测量的角度反馈控制电机8带动轮式移动方套3跟踪人的位置。电机驱动板可以采用DM542驱动板，但不限于此。以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人体打滑步态实验装置，其特征在于，包括打滑步态还原环境和跌倒保护系统，所述打滑步态还原环境用于提供易于打滑的湿滑地面；所述跌倒保护系统包括跌倒保护机构和运动控制机构，所述跌倒保护机构用于防止人体受到跌倒损伤，所述运动控制机构用于控制跌倒保护机构的运动。

【技术特征摘要】
1.一种人体打滑步态实验装置，其特征在于，包括打滑步态还原环境和跌倒保护系统，所述打滑步态还原环境用于提供易于打滑的湿滑地面；所述跌倒保护系统包括跌倒保护机构和运动控制机构，所述跌倒保护机构用于防止人体受到跌倒损伤，所述运动控制机构用于控制跌倒保护机构的运动。2.根据权利要求1所述的一种人体打滑步态实验装置，其特征在于，所述打滑步态还原环境为一平面，该平面的摩擦系数小于人行走所需的摩擦系数。3.根据权利要求2所述的一种人体打滑步态实验装置，其特征在于，所述平面上喷洒有润滑液。4.根据权利要求1所述的一种人体打滑步态实验装置，其特征在于，所述跌倒保护机构包括两根立柱、桁架、轮式移动方套、全身安全绳，桁架的一端滑动设置在其中一根立柱上，桁架的另一端滑动设置在另一根立柱上，两根立柱的上部安装有手摇提葫芦，手摇提葫芦用于调节桁架的高度；轮式移动方套滑动套装在桁架上，沿桁架滑动，轮式移动方套和桁架之间安装滚轮；全身安全绳连接在轮式移动方套上。5.根据权利要求4所述的一种人体打滑步态实验装置，其特征在于，所述轮式移动方套为铝合金材质的金属方套，所述桁架为铝合金材质。6.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，翟潜，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33