专利汇可以提供一种踝足矫形器力学特性测量装置及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种踝足 矫形器 力 学特性测量装置及方法,属于踝足矫形器力学检测领域。该测量装置包括机械 框架 ,设置于机械框架内部的直连式转矩变送器、重力承载 轴承 、 单片机 、变送器、 扭矩 传感器 、蜗轮 蜗杆 减速器、传动同轴器、电源、 电机 驱动器 、 伺服电机 、行星减速器、 法兰 ,以及设置于机械框架外部的显示屏幕、 压力传感器 、可调节压力装置和 踏板 。本发明的有益效果:本发明结构设计简单、检测速度快、可靠性较高、实用性较大,有较大的应用前景。,下面是一种踝足矫形器力学特性测量装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种踝足矫形器力学特性测量装置,其特征在于,该测量装置包括机械框架(1),设置于机械框架(1)内部的直连式转矩变送器(21)、重力承载轴承(8)、单片机(10)、变送器(12)、扭矩传感器(13)、蜗轮蜗杆减速器(14)、传动同轴器(15)、电源(16)、电机驱动器(17)、伺服电机(18)、行星减速器(19)、法兰(20),以及设置于机械框架(1)外部的显示屏幕(2)、压力传感器(22)、可调节压力装置和踏板(9);
所述的机械框架(1)用于承载整个装置的重量,并降低装置的震动;所述的显示屏幕(2)设置于机械框架(1)表面,用于输入跖屈背屈角度数据以及活动次数,同时显示测试时的扭矩数据和重力数据;
所述的电源(16)为整个装置供电,与电机驱动器(17)相连;电机驱动器(17)与伺服电机(18)相连,电机驱动器(17)负责控制伺服电机(18)的转速和扭矩,伺服电机(18)提供踝足矫形器运动的动力和运动速率;伺服电机(18)的输出轴与行星减速器(19)相连,行星减速器(19)的输出轴与蜗轮蜗杆减速器(14)相连,且二者之间通过法兰(20)固定,伺服电机(18)的动力依次传递给行星减速器(19)和蜗轮蜗杆减速器(14),并通过行星减速器(19)和蜗轮蜗杆减速器(14)依次对伺服电机(18)的转速进行降速并提高扭矩;蜗轮蜗杆减速器(14)通过传动同轴器(15)与扭矩传感器(13)相连;传动同轴器(15)的末端延伸至机械框架(1),并通过重力承载轴承(8)实现与机械框架(1)外部踏板(9)的连接;蜗轮蜗杆减速器(14)内部蜗轮的转动,带动传动同轴器(15)转动,进而通过重力承载轴承(8)带动踏板(9)的运转;所述的扭矩传感器(13)依次与直连式转矩变送器(21)、单片机(10)相连,扭矩传感器(13)负责检测伺服电机(18)传递给踝足矫形器的扭矩数据,并将扭矩数据传送给单片机(10);
所述的可调节压力装置用于模拟体重,通过连接板固定于机械框架(1)的上端,包括丝杆升降机、施加力传感器(6)和固定压盘(7);丝杆升降机包括防护筒(3)、手轮(4)、丝杆(5)和箱体;连接板的下表面固定箱体,箱体内设置蜗轮、蜗杆;蜗杆与箱体外部的手轮(4)同轴相连,手轮(4)能够带动蜗杆发生同向转动,蜗杆与蜗轮相啮合,使蜗杆的转动能带动蜗轮转动,蜗轮的内螺纹与丝杆(5)配合,驱动丝杆(5)上升或下降;丝杆(5)下端依次固定施加力传感器(6)和固定压盘(7),固定压盘(7)位于踏板(9)的上方,与踏板(9)配合完成踝足矫形器对重力的模拟;施加力传感器(6)与机械框架(1)中的变送器(12)相连,负责检测施加给踝足矫形器的重力,并将重力数据通过变送器(12)传输至单片机(10)中,实现施加力信号的传送;所述的丝杆(5)上端穿过连接板,通过连接板上表面的防护筒(3)防护;
所述的压力传感器(22)共四个,均固定于踏板(9)上,其中两个位于踝足矫形器的前端,另外两个位于踝足矫形器的后端;四个压力传感器(22)分别各自与机械框架(1)内部的四个变送器(12)相连,负责检测施加给踝足矫形器各个部分的重力,并将重力分布数据通过变送器(12)传输至单片机(10)中,实现施加力信号的传送。
2.根据权利要求1所述的一种踝足矫形器力学特性测量装置,其特征在于,所述的固定压盘(7)为盖体结构,能够通过与踏板(9)配合以防止踝足矫形器倾倒。
3.根据权利要求1或2所述的一种踝足矫形器力学特性测量装置,其特征在于,所述箱体内部的蜗杆与手轮(4)之间增设轴承,方便手轮(4)的动力传递;轴承外部套设挡圈,确保蜗杆转动时的轴向限位;导向套间隙套设于丝杆(5)外部,保证丝杆(5)与蜗轮的同轴度。
4.根据权利要求1或2所述的一种踝足矫形器力学特性测量装置,其特征在于,所述的单片机(10)能将变送器(12)和直连式转矩变送器(21)传送的电信号数据经过A/D转换,转换成数字信号,然后将压力数值呈现在显示屏幕(2)上。
5.根据权利要求3所述的一种踝足矫形器力学特性测量装置,其特征在于,所述的单片机(10)能将变送器(12)和直连式转矩变送器(21)传送的电信号数据经过A/D转换,转换成数字信号,然后将压力数值呈现在显示屏幕(2)上。
6.根据权利要求1、2或5所述的一种踝足矫形器力学特性测量装置,其特征在于,所述的单片机(10)上设置USB数据输出口(11),单片机(10)通过USB数据线与计算机实现数据的传输。
7.根据权利要求3所述的一种踝足矫形器力学特性测量装置,其特征在于,所述的单片机(10)上设置USB数据输出口(11),单片机(10)通过USB数据线与计算机实现数据的传输。
8.根据权利要求4所述的一种踝足矫形器力学特性测量装置,其特征在于,所述的单片机(10)上设置USB数据输出口(11),单片机(10)通过USB数据线与计算机实现数据的传输。
9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的一种踝足矫形器力学特性测量装置,其特征在于,所述的行星减速器(19)与蜗轮蜗杆减速器(14)的速比均为10:1。
10.采用权利要求1、2、5、7或8所述的一种踝足矫形器力学特性测量装置的测量方法,其特征在于,步骤如下:
(一)将踝足矫形器穿戴于实验用替代腿外,共同放置于压力传感器(22)上,将实验用替代腿与踝足矫形器之间进行捆绑固定,并将踝足矫形器与压力传感器(22)之间进行固定,防止实验过程中踝足矫形器出现移位;
(二)将踝足矫形器调整至固定压盘(7)正下方,转动手轮(4),使丝杆(5)带动固定压盘(7)下降,将踝足矫形器固定于固定压盘(7)内缘,防止实验中出现倾倒;
(三)打开电源(16),在显示屏幕(2)上观察到当前施加力大小即模拟体重大小、四个压力传感器数据,扭矩数据以及角度数据;调整手轮(4)改变模拟体重大小至实验所需数值,所观察到的数据以牛顿N为单位;
(四)在显示屏幕(2)上输入实验所规定的跖屈、背屈活动角度以及活动次数,点击运行后装置开始运行;电机驱动器(17)驱动伺服电机(18)开始工作,通过行星减速器(19)与蜗轮蜗杆减速器(14)来降低转速,提高扭矩;通过传动同轴器(15)带动重力承载轴承(8)运转,从而使踏板(9)工作,带动踝足矫形器随踏板(9)一起转动;完成规定的活动次数后装置自行停止运作,过程中出现异常时通过显示屏幕(2)控制实验的停止或暂停;
(五)装置运行过程中,施加力传感器(6)负责检测可调节压力装置向下施加的力,通过变送器(12)将检测到的压力信号转化为1-5V的电压信号,之后传送出的电压信号在单片机(10)经过A/D转换,转换为数字信号,从而将施加力数值呈现在显示屏幕(2)上;压力传感器(22)检测踝足矫形器前后四个不同位置的压力分布情况,通过变送器(12)将压力信号转化为1-5V的电压信号,传送的电压信号在单片机(10)经过A/D转换,转换为数字信号,将压力分布数值呈现在显示屏幕(2)上;传动同轴器(15)所传递的扭矩信号由扭矩传感器(13)进行检测,通过直连式扭矩变送器(21)将扭矩信号转化为1-5V的电压信号,之后传送的扭矩信号在单片机(10)经过A/D转换,转换为数字信号,将不同的扭矩数值呈现在显示屏幕(2)上。
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