[发明专利]一种关节负荷能力测量装置

说明书

本发明公开了一种关节负荷能力测量装置，该测量装置是由小腿固定板、大腿固定板、扭矩测量仪、第一传动轴、驱动齿轮、传动齿轮、第二传动轴、摩擦轮、外壳、摩擦块、弹簧、弹簧套管、压力调节旋钮、绑带组成。在该关节负荷能力测量装置中，使用摩擦力来模拟膝关节能量采集装置在工作时对膝关节产生的负荷，并通过调节摩擦力的大小来模拟具有不同发电量的膝关节能量采集装置对膝关节所产生不同大小的负荷。在关节负荷能力测试时，通过改变关节负荷能力测量装置中摩擦力的大小，并统计佩戴者不适感和疲劳感的强度等生理体验指标，来确定佩戴者膝关节承受外加负荷的能力大小。

技术领域

本发明涉及机械与测量技术领域，特别涉及关节负荷能力测量装置。

背景技术

随着社会的不断发展，现有能源的不断消耗，在不久的将来，能源问题必将成为社会进一步发展所必须解决的问题。为了寻找可持续使用的、绿色的能源，人们开始对人体所携带的能量越来越感兴趣。人在运动时会产生冲击和振动，采集这些机械能并转换为电能，可以很方便地为其随身携带的电子设备等提供能量。人在行走时膝关节所产生的机械能便是人体能量采集的方向之一，一些学者和工程师已经开始了不同原理的膝关节能量采集装置的开发和制作，有望在不久的将来一些具有发电量大和携带方便的膝关节能量采集装置得到大范围的推广应用。

需要指出的是，任何一种膝关节能量采集设备对于膝关节来说都是一种外加负荷。一方面外加负荷会对膝关节形成一定的负担，可能会影响人体的正常活动，并让人迅速产生疲劳感；另一方面膝关节承担这种外加负荷后对膝关节能量采集器做功而输入一定量的机械能，膝关节能量采集器获得机械能后把之转换为电能而向外输出。很显然，若膝关节能量采集设备对膝关节所形成的外加负荷较小，则其对人体活动的影响将较为轻微但同时其输出的电能也将会较小。反之，若膝关节能量采集设备对膝关节所形成的外加负荷较大，则其对人体活动的影响将较为严重，而与此同时其输出的电能将会较大。因此，充分了解和掌握人体膝关节对外加负荷的承受能力是设计膝关节能量采集装置的重要依据，基于这种依据从而可能使得所制造的膝关节能量采集装置不仅不明显影响人体的正常活动，而且还同时具有较高的发电量。

发明内容

本发明的目的是提供一种关节负荷能力测量装置，该装置使用摩擦力来模拟膝关节能量采集装置在工作时对膝关节产生的负荷，并通过调节该摩擦力的大小来模拟具有不同发电量的膝关节能量采集装置对膝关节产生不同大小的负荷。在测试时通过改变关节负荷能力测量装置中摩擦力的大小，并统计佩戴者不适感和疲劳感的强度等生理体验指标，来确定佩戴者膝关节承受外加负荷的能力大小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明是一种关节负荷能力测试装置，该测量装置是由小腿固定板、大腿固定板、扭矩测量仪、第一传动轴、驱动齿轮、传动齿轮、第二传动轴、摩擦轮、外壳、摩擦块、弹簧、弹簧套管、压力调节旋钮、绑带组成。所述扭矩测量仪固定在大腿固定板上；第一传动轴穿过外壳与扭矩测量仪连接，第一传动轴另一端固定有驱动齿轮；驱动齿轮与传动齿轮啮合，传动齿轮与摩擦轮固定在第二传动轴上；第二传动轴安装于外壳的两侧壁，并可在外壳的两侧壁上进行自由转动；摩擦轮与摩擦块接触；摩擦块置于弹簧套管一侧；弹簧套管内置弹簧，弹簧一端连接摩擦块，另一端连接压力调节旋钮；绑带将关节负荷能力测试装置固定在小腿和大腿上。

当人行走时，人体腿部的力量通过第一传动轴带动扭矩测量仪转动，同时第一传动轴的转动通过驱动齿轮、传动齿轮、第二传动轴传递到摩擦轮，使摩擦轮转动，摩擦块与摩擦轮的接触使得摩擦轮转动的反方向存在一个摩擦力，摩擦力阻碍了摩擦轮的转动，从而对人行走时产生一定的负荷。