[发明专利]一种并联仿生膝关节试验机

说明书

本发明公开了一种并联仿生膝关节试验机，包括支撑柱、上支撑板、定平台、中间支柱、动平台、试验构件、液压加载系统、主动支链组和连接支链组，支撑柱的一端固定在定平台上，支撑柱的另一端支撑设置有上支撑板，在上支撑板上设置有液压加载系统；中间支柱的一端固定在定平台中心处，中间支柱的另一端安装试验构件，液压加载系统与试验构件加载连接；主动支链组包括对称分布在定平台上主动支链，一端与定平台球铰设置，另一端与动平台球铰设置；连接支链组包括对称分布在定平台上连接支链，一端与定平台固定设置，另一端与连接杆铰接，连接杆贯穿动平台，动平台与试验构件连接。本发明结构紧凑、安装方便、测试效果好，能够更加真实地模拟人体膝关节的运动情况和运动环境。

技术领域

本发明公开了一种并联仿生膝关节试验机，涉及了一种液压系统加载，并联驱动方式的并联仿生膝关节试验机；对人工膝关节材料的摩擦磨损试验采用并联的驱动方式，属于仪器科学或仿生机器人领域。

背景技术

膝关节是人体最大而且结构最复杂的滑膜关节，由于膝关节既要承重又要具有较大自由度，因此其运动和受力是个复杂的过程。膝关节的试验机研制开发要遵循膝关节试验机标准中的要求。

仿生关节在投入社会使用前需要进行大量的摩擦学试验，试验设备设计的合理性又会很大程度影响到仿生关节试验结果的准确性。因此，研制出能够模拟人体真实的运动状态，接触方式和生理环境对提高摩擦磨损试验的准确性是十分重要的。

近年来国内外对仿生膝关节试验机都有所探究。目前试验机主要分为3类：球面接触型、假体力和运动直接控制型、膝关节肌肉力重建型。虽然在运动和动力方面和人体实际膝关节的生物特性相似，但是在模拟复杂的运动和动力时存在着不足。基于并联机构强度高，精度高，承载能力强，速度快等特点，将并联机构理论引入膝关节试验装置。减少了试验机测试的结果和人体真实膝关节运动之间差距。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种并联仿生膝关节试验机，结构紧凑、安装方便、测试效果好，能够更加真实地模拟人体膝关节的运动情况和运动环境。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种并联仿生膝关节试验机，包括支撑柱、上支撑板、定平台、中间支柱、动平台、试验构件、液压加载系统、主动支链组和连接支链组，所述支撑柱的一端垂直固定在定平台上，所述支撑柱的另一端支撑设置有上支撑板，所述上支撑板与定平台平行，在所述上支撑板上设置有液压加载系统；所述中间支柱的一端垂直固定在定平台中心处，所述中间支柱的另一端安装试验构件，所述液压加载系统与试验构件加载连接；所述主动支链组包括对称分布在定平台上的一对或一对以上主动支链，每个所述主动支链的一端与定平台球铰设置，每个所述主动支链的另一端与动平台球铰设置，所述连接支链组包括对称分布在定平台上的一对或一对以上连接支链，每个连接支链的与定平台固定设置，每个连接支链的另一端与连接杆铰接，连接杆贯穿动平台，所述试验构件固定在动平台内部。

进一步的，所述试验构件包括有浴液盆、球头座、膝关节试件和关节窝，所述球头座固定在浴液盆里，所述膝关节试件安装在球头座里,所述关节窝与膝关节试件嵌合连接，所述关节窝与液压加载系统连接，所述浴液盆和动平台固定。

进一步的，所述液压加载系统包括液压缸活塞杆、连接套、连接块和压力传感器，所述压力传感器设置在位于连接套中连接块一端，所述压力传感器与关节窝连接，所述连接块的另一端与液压活塞杆连接。

进一步的，所述液压缸活塞杆和连接块的轴线穿过膝关节试件球心。

进一步的，所述膝关节试件球心，关节窝球心和球头座球心三心重合。

进一步的，所述动平台内部嵌合设置有双列角接触球轴承，所述连接杆贯穿双列角接触球轴承，所述连接支链分别与连接杆的两端铰接。