仿生肘关节装置、调节方法、设备和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及碰撞假人领域，公开了一种仿生肘关节装置、调节方法、设备和存储介质。该仿生肘关节装置包括：正弦机构部分、滚珠丝杠部分和齿轮传动部分；其中，所述正弦机构部分与所述齿轮传动部分相互配合，用于模拟肘关节的外翻运动和内旋运动；所述正弦机构部分、所述滚珠丝杠部分以及所述齿轮传动部分相互配合，用于模拟肘关节的弯曲运动和伸展运动。本实施例能够提高碰撞假人肘关节装置的仿生度。能够提高碰撞假人肘关节装置的仿生度。能够提高碰撞假人肘关节装置的仿生度。

【技术实现步骤摘要】
仿生肘关节装置、调节方法、设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及碰撞假人领域，尤其涉及一种仿生肘关节装置、调节方法、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]随着经济社会的快速发展，车辆保有量不断增加，交通事故频繁发生，消费者和汽车厂商越来越重视汽车的安全性能。为进一步提升汽车安全，各种用来进行测试的仿生设备逐渐出现。通过测试仿生设备相应的响应参数，可以对汽车的主被动安全性能进行评估，进而对汽车厂商优化车辆安全结构和消费者购买车辆提供数据支撑，正是在这样的背景下诞生了用于碰撞试验的碰撞假人。碰撞假人是根据人体工程学原理，用特殊材料制成的作为测试车辆安全性的重要仿生设备。通过模拟现实生活中典型的交通事故场景，采集碰撞假人在冲击载荷下的测试数据，从而模拟出真人某些重要部位受到的伤害情况。因此，要求碰撞假人具有与真人相似的运动学和力学仿真性能，符合人体在汽车碰撞中的生物力学响应，具有较高生物保真度，从而保证实验结果的准确性。
[0003]目前，国内的汽车检测和研发机构所采用的碰撞假人是Hybrid
‑Ⅲ
假人，并以其为依据进行碰撞仿真和试验研究，而Hybrid
‑Ⅲ
碰撞假人肘关节采用的是单一铰链的形式进行连接，且小臂与大臂旋转轴连接方式为刚性连接，其忽略了人体真实的肘部运动轨迹，因此不能准确模拟汽车碰撞发生时车内乘员肘部和手臂所受力大小。
[0004]事实上，真实人体肘关节并不是由单一自由度的铰链进行连接，真实人体肘关节包括肱尺关节、肱桡关节和桡尺关节，三组关节包于一个关节囊内，其独特的复合运动范围是由于扭转功能之间的相互作用完成胳膊的弯曲与伸直，以及小臂内翻和外旋共两个转动自由度,使其能够确定比较精确的位置。由于Hybrid
‑Ⅲ
碰撞假人的肘关节结构的不同导致仿真和试验研究不能较准确地反应人体肘部在汽车碰撞过程中的损伤程度，不利于评价汽车乘员约束系统对乘员的防护作用和汽车的安全性能。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种仿生肘关节装置、调节方法、设备和存储介质，提供了一种基于运动学与力学仿生特性的碰撞假人肘关节结构，提高了碰撞假人的仿生度，基于该仿生肘关节装置可以模拟符合人体生物特性的损伤机制，达到提高碰撞试验结果准确性的目的。
[0007]本专利技术实施例提供了一种仿生肘关节装置，该装置包括：
[0008]正弦机构部分、滚珠丝杠部分和齿轮传动部分；
[0009]其中，所述正弦机构部分与所述齿轮传动部分相互配合，用于模拟肘关节的外翻运动和内旋运动；
[0010]所述滚珠丝杠部分以及所述正弦机构部分相互配合，用于模拟肘关节的弯曲运动
和伸展运动。
[0011]本专利技术实施例提供了一种调节方法，用于调节大臂部件相对上述仿生肘关节装置的运动，所述调节方法包括：
[0012]对所述正弦机构部分进行运动学分析，获得第一转动轴2的位移、速度和加速度，以及T形杆6的角位移、角速度和角加速度；
[0013]基于第一转动轴2的位移、速度和加速度，以及T形杆6的角位移、角速度和角加速度，对第一电机14或者第二电机16进行调节。
[0014]本专利技术实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
[0015]处理器和存储器；
[0016]所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，用于执行任一实施例所述的调节方法的步骤。
[0017]本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储程序或指令，所述程序或指令使计算机执行任一实施例所述的调节方法的步骤。
[0018]本专利技术实施例具有以下技术效果：
[0019]提供了一种基于运动学与力学仿生特性的碰撞假人肘关节结构，提高了碰撞假人的仿生度，基于该仿生肘关节装置可以模拟符合人体生物特性的损伤机制，可以模拟人体小臂桡骨、尺骨、肱骨三者间的运动轨迹，进而达到提高碰撞试验结果准确性的目的。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术实施例提供的一种尺骨绕肱骨运动的轨迹示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例提供的一种桡骨绕肱骨运动的轨迹示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例提供的一种仿生肘关节装置的结构示意图；
[0024]图4是本专利技术实施例提供的一种仿生肘关节装置的内部装配示意图；
[0025]图5是本专利技术实施例提供的一种正弦机构部分的结构示意图；
[0026]图6是本专利技术实施例提供的一种双光轴滚珠丝杠直线导轨模组总成示意图；
[0027]图7是本专利技术实施例提供的一种仿生肘关节装置的总装配示意图；
[0028]图8是本专利技术实施例提供的一种正弦机构部分的运动模型示意图；
[0029]图9是本专利技术实施例提供的一种正弦机构部分的运动示意图；
[0030]图10为本专利技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利技术所保护的范围。
[0032]本专利技术实施例提供的仿生肘关节装置，可以模拟人体小臂桡骨、尺骨、肱骨三者间的运动轨迹。主要适用于碰撞假人，该碰撞假人可用于汽车碰撞测试，通过模拟现实生活中典型的交通事故场景，采集碰撞假人在冲击载荷下的测试数据，从而模拟出真人某些重要部位受到的伤害情况，为评价汽车乘员约束系统对乘员的防护作用和汽车的安全性能提供参考。示例性的，参考如图1所示的一种尺骨绕肱骨运动的轨迹示意图，以及如图2所示的一种桡骨绕肱骨运动的轨迹示意图。
[0033]图3是本专利技术实施例提供的一种仿生肘关节装置的结构示意图。参见图3，该仿生肘关节装置具体包括：正弦机构部分310、滚珠丝杠部分320和齿轮传动部分330。
[0034]其中，正弦机构部分310与齿轮传动部分330相互配合，用于模拟肘关节的外翻运动和内旋运动；正弦机构部分310与滚珠丝杠部分320相互配合，用于模拟肘关节的弯曲运动和伸展运动。
[0035]示例性的，参考如图4所示的一种仿生肘关节装置的内部装配示意图，如图5所示的一种正弦机构部分的结构示意图，如图6所示的一种双光轴滚珠丝杠直线导轨模组总成示意图，正弦机构部分310包括：
[0036]第一转动轴2、正弦摆杆3、第二转动轴4、滑块5和T形杆6；其中，大臂部件1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生肘关节装置，其特征在于，包括：正弦机构部分、滚珠丝杠部分和齿轮传动部分；其中，所述正弦机构部分与所述齿轮传动部分相互配合，用于模拟肘关节的外翻运动和内旋运动；所述滚珠丝杠部分以及所述正弦机构部分相互配合，用于模拟肘关节的弯曲运动和伸展运动。2.根据权利要求1所述的仿生肘关节装置，其特征在于，所述正弦机构部分包括：第一转动轴(2)、正弦摆杆(3)、第二转动轴(4)、滑块(5)和T形杆(6)；其中，大臂部件(1)与第一转动轴(2)固定连接，正弦摆杆(3)的一端与第一转动轴(2)固定连接，正弦摆杆(3)的另一端与第二转动轴(4)相连；滑块(5)分别与第二转动轴(4)和T形杆(6)相连。3.根据权利要求2所述的仿生肘关节装置，其特征在于，所述齿轮传动部分包括：第一齿轮(7)、第二齿轮(15)和第二电机(16)；其中，第一齿轮(7)固定在T形杆(6)上；第二齿轮(15)与第一齿轮(7)形成啮合结构，第二齿轮(15)与第二电机(16)的电机轴相连，第二电机(16)通过所述电机轴带动第二齿轮(15)旋转，第二电机(16)通过正向和反向两个方向的旋转，通过第二齿轮(15)、第一齿轮(7)、T形杆(6)、第二电机(16)、第一小臂外壳(17)、圆形滑轨(18)、第二小臂外壳(19)、外壳底板(20)模拟肘关节的外翻运动和内旋运动。4.根据权利要求2所述的仿生肘关节装置，其特征在于，所述滚珠丝杠部分包括：第一耳片(8)，第一光轴(9)，螺母耳片(10)，螺杆(11)，第二光轴(12)，第二耳片(13)和第一电机(14)；其中，第一耳片(8)和螺母耳片(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志新，姜立斌，郑宏，刘伟东，王凯，陈弘，刘海，武永强，
申请(专利权)人：中国汽车技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：