一种假人踝关节结构及碰撞试验假人踝关节损伤评价方法技术

技术编号：41145426 阅读：2 留言：0更新日期：2024-04-30 18:13

本发明专利技术涉及汽车碰撞假人试验领域领域，公开了假人踝关节结构及碰撞试验假人踝关节损伤评价方法，其中，假人踝关节结构设置转动件模拟踝关节，转动件的一端与脚底板固定组件连接，另一端与脚踝骨架转动连接，同时沿转动件的周向间隔设置有多个传感器，使的转动件绕任意方向转动，传感器均能采集其转动的信息，假人踝关节结构能够兼顾满足生物拟真度和踝关节转动角度的测试。利用该结构，在碰撞实验中，利用传感器的数据采集端对转动件运动过程中传感器的拉线端的长度变化量∆i进行实时采集，通过长度变化量∆i，计算转动件的实时转动角度θ的值，判断实时转动角度θ与踝关节损伤标准阈值之间的关系，进而确定本次碰撞是否存在踝关节损伤风险。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车碰撞假人试验领域，尤其涉及一种假人踝关节结构及碰撞试验假人踝关节损伤评价方法。

技术介绍

1、汽车碰撞中踝关节受损是一种常见的下肢损伤。在碰撞过程中，若踝关节发生大角度转动，容易带动周围韧带或肌肉发生大程度拉伸变形，进一步导致驾乘人员的踝关节损伤。

2、汽车碰撞假人是用于评价汽车安全性的重要检测工具，在假人的脚踝处测量踝关节损伤情况是十分重要的。

3、目前常用的假人踝关节有两种结构，一种是hybrid iii假人的踝关节，该踝关节设计具有很高的生物拟真度，它可以极大程度上模拟出人体踝关节运动学响应，但是hybrid iii假人的踝关节缺少相应的传感器布置，因此无法测量踝关节转动角度。另一种是thor假人踝关节，该踝关节设计采用十字万向节，并增加了角度电位计，实现了踝关节的角度测量，提升了假人踝关节的损伤可测性，但是这种设计却降低了踝关节的生物拟真度，且无法模拟和测量踝关节平动时运动学和力学响应，降低了踝关节损伤评价的准确性。

4、因此，亟需一种假人踝关节结构，能够兼顾满足生物拟真度和踝关节转动角度的测试，同时需要一种与该结构匹配的损伤评价方法，提高损伤可测性。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种假人踝关节结构及碰撞试验假人踝关节损伤评价方法，兼顾满足生物拟真度和踝关节转动角度的测试，提高损伤可测性。

2、本专利技术提供了一种假人踝关节结构，包括：

3、脚底板固定组件和脚踝骨架；</p>

4、转动件，所述转动件具有球状主体，所述球状主体向外延伸出连接臂和限位臂，所述连接臂和所述限位臂呈夹角设置，连接臂与所述脚底板固定组件连接，所述限位臂与所述脚踝骨架滑动连接，以使所述球状主体能够相对于所述脚踝骨架在一定范围内转动；

5、多个传感器，所述传感器具有数据采集端和拉线端，所述数据采集端连接于所述脚踝骨架，所述拉线端连接于所述脚底板固定组件，多个所述传感器沿所述转动件的周向间隔设置。

6、进一步地，所述脚踝骨架包括脚踝上骨架和与所述脚踝上骨架可拆卸连接的脚踝下骨架，所述脚踝下骨架设置于靠近所述脚底板固定组件的一侧，所述脚踝上骨架设置于远离所述脚底板固定组件的一侧；

7、所述脚踝上骨架上延第一方向开设有限位孔，所述限位臂与所述限位孔滑动配合。

8、进一步地，所述脚踝下骨架上沿第二方向开设有第一容纳孔，所述脚踝上骨架的底壁沿第二方向开设有第二容纳孔，所述第一容纳孔和所述第二容纳孔共同围成的容纳空间，能够容纳所述转动件的所述球状主体；所述第二方向与所述第一方向垂直。

9、进一步地，所述脚踝上骨架上开设有调节通孔，所述调节通孔配设有调节件，所述调节件能够穿过所述调节通孔抵接于所述球状主体，以调节所述球状主体转动过程中的摩擦力。

10、进一步地，所述脚踝骨架还包括保护件，所述保护件设置于所述脚踝下骨架远离所述脚踝上骨架的一侧，与所述脚踝下骨架可拆卸连接，所述保护件上开设有与所述第一容纳孔对应设置的第三容纳孔，所述保护件置于所述球状主体外侧。

11、进一步地，所述脚踝下骨架远离所述脚踝上骨架的一侧，沿所述第一容纳孔的周向凸设有装配限位壁，所述保护件套设与所述装配限位壁。

12、进一步地，所述脚底板固定组件上开设有容置孔，所述转动件的连接臂能够至少部分伸入所述容置孔，所述脚底板固定件连接。

13、进一步地，所述脚底板固定件上开设有传感器拉线通孔，所述脚踝骨架上开设有安装孔，所述传感器的所述数据采集端容置于所述安装孔内，并连接于所述安装孔，所述传感器的所述拉线端连接于所述传感器拉线通孔。

14、本专利技术还提供了一种碰撞试验假人踝关节损伤评价方法，采用如上所述的假人踝关节结构，包括：

15、步骤s10、碰撞假人踝关节，利用所述传感器的所述数据采集端对所述转动件运动过程中所述传感器的所述拉线端的长度变化量∆i进行实时采集；

16、步骤s20、利用空间向量获得所述长度变化量∆i与转动件的转动角度之间的关系，进而得到实时转动角度θ的值；

17、步骤s30、将所述实时转动角度θ与踝关节损伤标准阈值比较，若某一时刻的实时转动角度θ大于踝关节损伤标准阈值，则判定该次碰撞试验存在踝关节损伤风险。

18、进一步地，步骤s10开始前，需对所述传感器进行标定和检查，并按照碰撞测试标准布置所述传感器。

19、本专利技术实施例具有以下技术效果：

20、本实施例提供了一种假人踝关节结构，设置转动件模拟踝关节，转动件的一端与脚底板固定组件连接，另一端与脚踝骨架转动连接，同时沿转动件的周向间隔设置有多个传感器，使的转动件绕任意方向转动，传感器均能采集其转动的信息，假人踝关节结构能够兼顾满足生物拟真度和踝关节转动角度的测试。

21、本实施例还提供了一种碰撞试验假人踝关节损伤评价方法，在碰撞实验中，利用传感器的数据采集端对转动件运动过程中传感器的拉线端的长度变化量∆i进行实时采集，通过长度变化量∆i，计算转动件的实时转动角度θ的值，判断实时转动角度θ与踝关节损伤标准阈值之间的关系，进而确定本次碰撞是否存在踝关节损伤风险。

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【技术保护点】

1.一种假人踝关节结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的假人踝关节结构，其特征在于，所述脚踝骨架（3）包括脚踝上骨架（32）和与所述脚踝上骨架（32）可拆卸连接的脚踝下骨架（31），所述脚踝下骨架（31）设置于靠近所述脚底板固定组件（1）的一侧，所述脚踝上骨架（32）设置于远离所述脚底板固定组件（1）的一侧；

3.根据权利要求2所述的假人踝关节结构，其特征在于，所述脚踝下骨架（31）上沿第二方向开设有第一容纳孔（311），所述脚踝上骨架（32）的底壁沿第二方向开设有第二容纳孔（321），所述第一容纳孔（311）和所述第二容纳孔（321）共同围成的容纳空间，能够容纳所述转动件（2）的所述球状主体（21）；所述第二方向与所述第一方向垂直。

4.根据权利要求3所述的假人踝关节结构，其特征在于：所述脚踝上骨架（32）上开设有调节通孔（324），所述调节通孔（324）配设有调节件，所述调节件能够穿过所述调节通孔（324）抵接于所述球状主体（21），以调节所述球状主体（21）转动过程中的摩擦力。

5.根据权利要求3所述的假人踝关节结

6.根据权利要求5所述的假人踝关节结构，其特征在于，所述脚踝下骨架（31）远离所述脚踝上骨架（32）的一侧，沿所述第一容纳孔（311）的周向凸设有装配限位壁（314），所述保护件（33）套设与所述装配限位壁（314）。

7.根据权利要求1所述的假人踝关节结构，其特征在于，所述脚底板固定组件（1）上开设有容置孔，所述转动件（2）的连接臂（22）能够至少部分伸入所述容置孔，所述脚底板固定组件（1）连接。

8.根据权利要求1所述的假人踝关节结构，其特征在于：所述脚底板固定组件（1）上开设有传感器拉线通孔（112），所述脚踝骨架（3）上开设有安装孔（313），所述传感器（4）的所述数据采集端（41）容置于所述安装孔（313）内，并连接于所述安装孔（313），所述传感器（4）的所述拉线端（42）连接于所述传感器拉线通孔（112）。

9.一种碰撞试验假人踝关节损伤评价方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的假人踝关节结构，包括：

10.根据权利要求9所述的碰撞试验假人踝关节损伤评价方法，其特征在于，步骤S10开始前，需对所述传感器（4）进行标定和检查，并按照碰撞测试标准布置所述传感器（4）。

...

【技术特征摘要】

1.一种假人踝关节结构，其特征在于，包括：

5.根据权利要求3所述的假人踝关节结构，其特征在于，所述脚踝骨架（3）还包括保护件（33），所述保护件（33）设置于所述脚踝下骨架（31）远离所述脚踝上骨架（32）的一侧，与所述脚踝下骨架（31）可拆卸连接，所述保护件（33...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志新，刘伟东，武永强，张钧栋，张寒晓，陈弘，王凯，张琪，刘博嵩，郝天一，
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：

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