[发明专利]一种关节角测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种关节角测量装置，其特征在于，包括上套管、下套管、薄膜压力传感器、推动板、线性压缩弹簧、施压板、滑动杆；所述上套管的内部一端固定所述薄膜压力传感器，另一端与下套管的一端固定相连；所述线性压缩弹簧设于上套管和下套管内，且一端固定安装所述施压板，并与薄膜压力传感器相接触；所述滑动杆一端可自由滑动地伸入下套管内，且通过所述推动板与线性压缩弹簧的另一端固定相连；所述上套管远离下套管的一端设有安装孔；所述滑动杆伸出下套管的一端设有安装孔；所述滑动杆与下套管通过直线轴承装配；所述薄膜压力传感器通过黏粘的方式固定在上套管的内部。

2.根据权利要求1所述的关节角测量装置，其特征在于，所述线性压缩弹簧的两端分别通过卡扣与推动板和施压板固定安装。

3.根据权利要求2所述的关节角测量装置，其特征在于，所述上套管和下套管通过螺纹连接；所述滑动杆与推动板通过螺纹装配。

4.采用权利要求1至3任一所述关节角测量装置进行关节角测量的方法，其特征在于，将所述关节角测量装置的两端分别可转动地安装在关节角的两个连杆上，通过薄膜压力传感器测定的压力，计算所述线性压缩弹簧的长度，进一步计算关节角测量装置的长度，根据两个安装点至关节轴的长度，利用余弦定理计算关节角度。

5.根据权利要求4所述的关节角测量的方法，其特征在于，进行关节角测量时，在所述关节角的两个连杆上设置安装孔，所述关节角测量装置两端的安装孔内分别装配有轴承，并分别通过螺钉穿过轴承、对应连杆上的安装孔后与螺帽固定。

6.根据权利要求5所述的关节角测量的方法，其特征在于，所述关节角度可通过以下公式计算得到：

式中，l₁、l₂分别为关节角的两个连杆上安装孔至关节轴的距离，l₃为关节角测量装置两端安装孔之间的距离，l₄为上套管的安装孔至施压板与线性压缩弹簧接触面之间的距离，l₅为当前线性压缩弹簧的长度，l₆为滑动杆的安装孔到推动板与线性压缩弹簧接触面之间的距离，l₅₀为线性压缩弹簧自然伸长状态时的长度，F为薄膜压力传感器测得的压力，k为线性压缩弹簧的弹性系数。

7.根据权利要求6所述的关节角测量的方法，其特征在于，所述关节角的两个连杆的安装孔的设置满足以下条件：当关节处于最大可达位置时，所述关节角测量装置的线性压缩弹簧处于自然伸长状态；所述关节角测量装置在关节处于最大可达位置时，安装于关节角的两个连杆对应位置处，并使得施压板和薄膜压力传感器接触，同时薄膜压力传感器测力为零。