河北工业大学张建军获国家专利权
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龙图腾网获悉河北工业大学申请的专利一种踝关节运动识别机构获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116982971B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311014122.1,技术领域涉及:A61B5/11;该发明授权一种踝关节运动识别机构是由张建军;高德義;刘承磊;魏俊;郭士杰;付克飞设计研发完成,并于2023-08-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种踝关节运动识别机构在说明书摘要公布了:本发明为一种踝关节运动识别机构,包括第一支链、第二支链、第三支链、动平台和定平台;三条支链均与动平台和定平台连接,第一支链和第二支链关于第三支链对称;每条支链均包括电机和九个连杆,并组成两个平行四边形;第一支链上设有两个编码器,第二支链上设有一个编码器;该机构具有一个定球心和动球心,通过三条支链的电机控制动平台的位姿,使动球心绕着定球心有两个移动自由度,动平台绕着动球心有三个旋转自由度,以实现踝关节运动的高精度拟合。基于编码器测量的连杆夹角和人机系统映射参数构建了人机运动映射模型,通过人机运动映射模型识别距骨姿态,能够有效识别隐藏于踝组织内部的距骨运动规律,为后续踝关节康复机器人的运动轨迹和姿态变换轨迹的设计和优化提供数据。
本发明授权一种踝关节运动识别机构在权利要求书中公布了:1.一种踝关节运动识别机构,包括第一支链、第二支链、第三支链、动平台和定平台;三条支链均与动平台和定平台连接,第一支链和第二支链关于第三支链对称;其特征在于,所述三条支链均包括电机、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆和第九连杆;电机与定平台连接,第一连杆一端与电机的输出轴连接,第二连杆一端同时与第一连杆另一端和第四连杆一端转动连接,第二连杆另一端与和第三连杆一端转动连接,第五连杆一端同时与第四连杆另一端和第七连杆一端转动连接,第五连杆另一端同时与第三连杆另一端和第六连杆一端转动连接,第八连杆两端分别与第七连杆另一端和第六连杆另一端转动连接,第九连杆一端与第八连杆转动连接,第九连杆另一端与动平台转动连接;第二连杆、第四连杆、第五连杆和第三连杆组成平行四边形,第五连杆、第七连杆、第八连杆和第六连杆组成平行四边形; 第一支链上设有两个编码器,分别用于检测第一支链的第一连杆与第二连杆之间的夹角和第四连杆与第七连杆之间的夹角;第二支链上设有一个编码器,用于检测第二支链的第一连杆与第二连杆之间的夹角;该机构具有一个定球心和动球心,通过三条支链的电机控制动平台的位姿,使动球心绕着定球心有两个移动自由度,动平台绕着动球心有三个旋转自由度; 第一支链的电机与第二支链的电机轴线之间的夹角为90°;第一支链电机轴线、第二支链电机轴线、第一支链的第一连杆与第二连杆的转动轴线、第二支链的第一连杆与第二连杆的转动轴线交于一点,该点为机构的定球心;第一支链的第九连杆与第八连杆的转动轴线、第一支链的第九连杆与动平台的转动轴线、第二支链的第九连杆与第八连杆的转动轴线、第二支链的第九连杆与动平台的转动轴线交于一点,该点为机构的动球心; 机构的人机运动映射模型如式14所示,通过人机运动映射模型识别距骨姿态,实现踝关节运动识别; 14 11 式中:、为距骨绕定坐标系x、y轴的旋转角度,、为映射函数,、和为踝关节的背屈跖屈、内外翻和内外旋角度,为第一支链的第一连杆与第二连杆之间的夹角,为第二支链的第一连杆与第二连杆之间的夹角,为第一支链的第四连杆与第七连杆之间的夹角,为动平台位置,为定坐标系原点与胫骨坐标系原点之间的相对位置向量,为动坐标系与跟骨坐标系原点之间的相对位置向量,为等效距骨长度;定坐标系的原点位于机构定球心,轴与第一支链电机轴线与第二支链电机轴线夹角的角平分线重合,z轴垂直于第一支链电机轴线和第二支链电机轴线,轴服从右手定则;动坐标系的原点位于机构动球心,轴平行于第三支链的第八连杆与第七连杆的转动轴线,轴与第一支链的第九连杆和动平台的转动轴线重合,轴服从右手定则;胫骨坐标系的原点位于胫距关节中心,三轴与定坐标系对应轴平行;跟骨坐标系的原点位于距下关节中心,三轴与动坐标系对应轴平行。
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