本发明专利技术涉及力学试验用足踝尸体步态模拟机，移动机构安装在外框架顶部下方，有源外骨骼的上端与移动机构相固定，胫腓骨夹头设置在有源外骨骼的下端，第一肌肉牵拉机构和第二肌肉牵拉机构分别固定在有源外骨骼中小腿连杆的前后方，有源外骨骼、移动机构、第一肌肉牵拉机构和第二肌肉牵拉机构分别与控制端电连接。本发明专利技术的有益效果为：通过第一肌肉牵拉机构和第二肌肉牵拉机构配合对肌肉进行牵拉，以完成尸体足踝标本的跖屈、背伸运动，从而模拟人体肌肉收缩，实现尸体足踝标本运动，可以更真实的模拟人体行走时足踝的动态变化，以获取更为准确的试验数据。准确的试验数据。准确的试验数据。
【技术实现步骤摘要】
一种力学试验用足踝尸体步态模拟机
[0001]本专利技术涉及足踝步态模拟领域，具体涉及一种力学试验用足踝尸体步态模拟机。
技术介绍
[0002]目前，临床上对足踝疾病的研究日益增长，其中包括足部和踝关节手术、踝关节韧带修复或重建、踝关节置换、足底筋膜炎、踇外翻、踝关节扭伤等。然而，目前对大多数疾病形成和治疗的生物力学机理研究仍停留在静态或准静态模型的应力分析及简化模型的运动学和动力学研究，这对于全面的反应科学依据仍存在局限。涉及足踝外科的运动医学、现代矫形学及机器人行走系统等均对天然人体足踝系统地运动学和动力学探究提出更高的要求。因此，探讨人体足踝各组成部分之间的力学作用关系，包括相对运动和相互作用力关系以及使足踝完成正常步态时肌肉力的时间历程变化规律成为亟待和急需研究的课题。
[0003]而完成这些研究，需要研制人体足踝步态的运动学和动力学模拟及测量装置，实现活体测量无法进行的试验，同时获得活体试验无法得到的力学和运动学参数，故足踝步态模拟机被提出，通过机械与电子控制技术驱动尸体足踝动力学模型实现足踝步态的运动学和动力学模拟，并在此过程中运用光学和力学测量系统测量并采集步态中足踝各骨块之间的相对运动、关节力、肌肉力的大小等运动和力学参数，为基于多刚体模型的足踝步态运动学和动力学计算分析提供宝贵的原始试验数据，而目前的足踝步态模拟机存在一个缺陷，由于采用尸体足踝标本，其标本的前足和中足无动力驱使，因此其不会相对后足有所运动，导致试验数据不准确。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种力学试验用足踝尸体步态模拟机，以克服上述现有技术中的不足。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种力学试验用足踝尸体步态模拟机，包括：有源外骨骼、胫腓骨夹头、移动机构、控制端、外框架、第一肌肉牵拉机构和第二肌肉牵拉机构，移动机构安装在外框架顶部下方，有源外骨骼的上端与移动机构相固定，胫腓骨夹头设置在有源外骨骼的下端，第一肌肉牵拉机构和第二肌肉牵拉机构分别固定在有源外骨骼中小腿连杆的前后方，有源外骨骼、移动机构、第一肌肉牵拉机构和第二肌肉牵拉机构分别与控制端电连接。
[0006]本专利技术的有益效果是：将胫腓骨夹头与尸体足踝标本胫腓骨相固定，将尸体足踝标本前方的肌肉与第一肌肉牵拉机构相连，以及将尸体足踝标本后方的肌肉与第二肌肉牵拉机构相连；控制端控制移动机构、有源外骨骼、第一肌肉牵拉机构和第二肌肉牵拉机构动作，通过拉伸肌肉达到模拟肌肉收缩以实现足踝标本模拟跖屈、背伸，模仿人体行走；
[0007]在本专利技术中由于采用尸体足踝标本，其标本的前足和中足无动力驱使，因此其不会相对后足有所运动，故引入第一肌肉牵拉机构和第二肌肉牵拉机构，通过第一肌肉牵拉机构和第二肌肉牵拉机构配合对肌肉进行牵拉，以完成尸体足踝标本的跖屈、背伸运动，从
而模拟人体肌肉收缩，实现尸体足踝标本运动，可以更真实的模拟人体走路时足踝的动态变化，以获取更为准确的试验数据。
[0008]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0009]进一步，第一肌肉牵拉机构包括：伸缩机构和肌肉夹板，伸缩机构固定在有源外骨骼中小腿连杆上，肌肉夹板与伸缩机构的伸缩端相固定。
[0010]采用上述进一步的有益效果为：通过伸缩机构的伸缩运动带动肌肉夹板上下运动，当伸缩机构带动肌肉夹板向上运动时，此时，由肌肉夹板所夹持的肌肉将会被向上牵拉，而当伸缩机构带动肌肉夹板向下运动时，此时，由肌肉夹板所夹持的肌肉将会回位，从而完成模拟人体肌肉收缩动作。
[0011]进一步，第二肌肉牵拉机构与第一肌肉牵拉机构的结构相同。
[0012]进一步，还包括踝关节运动组件，踝关节运动组件固定在有源外骨骼的下端，踝关节运动组件与控制端电连接。
[0013]采用上述进一步的有益效果为：试验时，踝关节运动组件还与尸体足踝的足背相连，考虑到通过第一肌肉牵拉机构、第二肌肉牵拉机构对肌肉进行牵拉可能没有人体肌肉收缩产生的力矩大，故引入踝关节运动组件，通过踝关节运动组件可以进一步辅助尸体足踝动作，确保尸体足踝蹬离地面时以弥补第一肌肉牵拉机构、第二肌肉牵拉机构牵拉肌肉所存在的力偏小的问题。
[0014]进一步，踝关节运动组件还包括：固定座和旋转机构，固定座固定在足背的中足或前足处，旋转机构固定在有源外骨骼的下端，旋转机构与固定座相连，旋转机构与控制端电连接。
[0015]采用上述进一步的有益效果为：旋转机构动作，以驱动固定座旋转，而在固定座旋转以后将会使得尸体足踝的脚掌动作，从而确保尸体足踝蹬离地面时以弥补第一肌肉牵拉机构、第二肌肉牵拉机构牵拉肌肉所存在的力偏小的问题。
[0016]进一步，旋转机构为两个，两个旋转机构分别布置在足踝两侧。
[0017]进一步，还包括升降机构，有源外骨骼的上端通过升降机构与移动机构相固定。
[0018]采用上述进一步的有益效果为：对于不同的尸体足踝，可以通过升降机构调整有源外骨骼、胫腓骨夹头、第一肌肉牵拉机构和第二肌肉牵拉机构的高度，以满足不同的试验需求。
[0019]进一步，有源外骨骼包括：大腿连杆、膝关节驱动组件和小腿连杆，大腿连杆的上端与升降机构的输出端相固定，大腿连杆的下端通过膝关节驱动组件与小腿连杆的上端相固定，小腿连杆的下端与胫腓骨夹头相固定，膝关节驱动组件与控制端电连接。
[0020]采用上述进一步的有益效果为：小腿连杆可以通过膝关节驱动组件实现相对大腿连杆进行弯曲动作，以模拟人体的小腿相对大腿进行弯曲动作，为试验提供基本需求。
[0021]进一步，有源外骨骼包括：髋关节驱动组件，大腿连杆的上端通过髋关节驱动组件与升降机构的输出端相固定，髋关节驱动组件与控制端电连接。
[0022]采用上述进一步的有益效果为：大腿连杆可以通过髋关节驱动组件实现相对升降机构进行弯曲动作，以模拟人体的大腿相对躯体进行弯曲动作，为试验提供基本需求。
[0023]进一步，还包括感应板，感应板沿移动机构的运动方向布置在外框架底部，感应板位于有源外骨骼的下方，感应板与控制端电连接。
[0024]采用上述进一步的有益效果为：用以获取足踝尸体在模拟机作用下行走的步态信息，以确保试验的准确性，其中，步态信息包含：步幅、行走压力等。
附图说明
[0025]图1为本专利技术所述力学试验用足踝尸体步态模拟机的前立体图；
[0026]图2为本专利技术所述力学试验用足踝尸体步态模拟机的后立体图；
[0027]图3为本专利技术所述力学试验用足踝尸体步态模拟机的侧视图。
[0028]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0029]1、有源外骨骼，110、大腿连杆，120、膝关节驱动组件，130、小腿连杆，140、髋关节驱动组件，2、胫腓骨夹头，3、移动机构，4、控制端，410、控制器，420、控制面板，5、外框架，6、第一肌肉牵拉机构，610、伸缩机构，620、肌肉夹板，7、第二肌肉牵拉机构，8、踝关节运动组件，8本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种力学试验用足踝尸体步态模拟机，其特征在于，包括：有源外骨骼(1)、胫腓骨夹头(2)、移动机构(3)、控制端(4)、外框架(5)、第一肌肉牵拉机构(6)和第二肌肉牵拉机构(7)，所述移动机构(3)安装在所述外框架(5)顶部下方，所述有源外骨骼(1)的上端与所述移动机构(3)相固定，所述胫腓骨夹头(2)设置在所述有源外骨骼(1)的下端，所述第一肌肉牵拉机构(6)和第二肌肉牵拉机构(7)分别固定在所述有源外骨骼(1)中小腿连杆(130)的前后方，所述有源外骨骼(1)、所述移动机构(3)、第一肌肉牵拉机构(6)和第二肌肉牵拉机构(7)分别与所述控制端(4)电连接。2.根据权利要求1所述的一种力学试验用足踝尸体步态模拟机，其特征在于，所述第一肌肉牵拉机构(6)包括：伸缩机构(610)和肌肉夹板(620)，所述伸缩机构(610)固定在所述有源外骨骼(1)中小腿连杆(130)上，所述肌肉夹板(620)与所述伸缩机构(610)的伸缩端相固定。3.根据权利要求1或2所述的一种力学试验用足踝尸体步态模拟机，其特征在于，所述第二肌肉牵拉机构(7)与所述第一肌肉牵拉机构(6)的结构相同。4.根据权利要求1或2或3所述的一种力学试验用足踝尸体步态模拟机，其特征在于，还包括踝关节运动组件(8)，所述踝关节运动组件(8)固定在所述有源外骨骼(1)的下端，所述踝关节运动组件(8)与所述控制端(4)电连接。5.根据权利要求4所述的一种力学试验用足踝尸体步态模拟机，其特征在于，所述踝关节运动组件(8)包括：固定座(810)和旋转机构(820)，所述固定座(810)固定在足背的中足或前足处，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，周鑫，王灿莉，王锐涵，游贵宣，扶世杰，
申请(专利权)人：西南医科大学附属中医医院，
类型：发明
国别省市：
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