专利名称：可拆卸的阶梯式三维测力装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及三维测力装置领域，特别涉及到一种可拆卸的阶梯式三维测力装置。
背景技术：
在国内外已经有许多三维的测力装置，如Bertec公司的三维测力台，产品范围是从三维测力台跑步机有两个单独的安全带，以保证准确采集所有垂直和剪切步态和行走的力量。这种三维测力台的独特的功能是提供客户几乎可与任何一种整体合力带跑步机一样，定制的解决方案多样兽医应用或研究的小型及以上规模的动物如小鼠或马匹。但是这个测力台不能直接用来测上下楼梯时的足底受力状况。而上下楼梯是日常生活中人类的常见行为动作，随着社会现代化的不断发展，高楼林立而起，不管是在高档住宅的个人家装、各类住宅小区还是在商场、宾馆、办公大楼等公共设施中楼梯和我们的生活密切相关，有着其重要的作用，与此同时上下楼梯变成人们日常生活中经常需要完成的行为动作。与正常步态研究相比，对正常人上下楼梯的研究相对要少。综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种可拆卸的阶梯式三维测力装置，以解决以上提到的问题。

发明内容
本发明的目的在于提供可拆卸的阶梯式三维测力装置，通过采用特殊的结构设计，从而实现本实用新型的目的。本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现可拆卸的阶梯式三维测力装置，其特征在于，包括三维测力台、阶梯式支撑结构和导轨结构；所述三维测力台通过导轨结构安装于阶梯式支撑结构上；所述阶梯式支撑结构为由若干铝合金长方体杆搭建而成的阶梯型衍架结构，衍架结构的上表面安装有楼梯板；所述导轨结构包括轨道和滑块，所述轨道是在两根铝合金长方体杆上切割而成， 每个轨道上都活动安装有带有螺纹孔的两块滑块，三维测力台通过螺钉配合螺纹孔安装于阶梯式支撑结构上；所述三维测力台包括压力传感器、电路板、数据采集系统、放大器、处理器和显示屏；所述压力传感器安装于楼梯板上，另一端连接电路板，所述电路板通过输出端依次连接数据采集系统、放大器、处理器和显示屏。在本发明的一个实施例中，所述压力传感器为压电式传感器，设置有四个，按左-右-左-右的顺序依次安装于衍架结构的每个阶梯上。在本发明的一个实施例中，所述阶梯式支撑结构和三维测力台的连接处额外设置有支撑杆。在本发明的一个实施例中，所述电路板安装于楼梯板的下方，通过位于四个边角的圆柱体连接固定。
本发明的有益效果在于材料易于生产，造价低廉，实用经济；整体结构简单，便于安装和拆卸，测试方法简化，测试时间大大缩短；与以往发明的一些测力台不同之处在于，能直接测量上下楼梯时人体足底的受力状况，而且还能将测力台拆卸下来单独测力，此时的作用和一般的测力台一样。


图1为本发明所述的可拆卸的阶梯式三维测力装置的结构示意图。图2为本发明所述的压力传感器安装示意图。图3为本发明所述的电路板安装示意图。图4为本发明所述的导轨结构结构示意图。
具体实施例方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。如图1、图2、图3和图4所示，本发明所述的可拆卸的阶梯式三维测力装置，主要由三维测力台100、阶梯式支撑结构200、导轨结构300三大部分组成，所述的三维测力台 100包含四个压力传感器110、一块电路板120、一个载物台、数据采集系统、一个放大器和一个处理器，测力台放在桁架支撑结构上；所述的阶梯式支撑结构200由许多根铝合金长方体杆210组成，而且每根杆上都有轨道，便于装上导轨结构；所述的导轨结构300包含四个滑块320，安装在杆上的轨道310上，使测力台可以前后滑动；所述的楼梯板主要由一块橡胶板构成，也可以是其他的材料做成板状，通过螺钉安放在桁架支撑结构上。所述的三维测力台100主要由四个压电式传感器、一块电路板120、一个载物台、 一个数据采集系统、一个放大器和一个处理器组成。测力台是通过所述的导轨结构300固定在支撑结构上的，既可以在上面滑动，也可以拆卸下来单独测力。测力台分为上下两部分，上面放四个传感器，下面放一块电路板120。在上部分中，传感器通过螺钉螺栓连接在其上，四个压电式传感器是按照上下楼梯的时候人体脚底放的位置来排布的，左右两边分别有两个传感器，然后两个传感器前后排列，正好能测量两只脚底部受的力；在下部分中，只有一块电路板放在其中，通过四个角上的圆柱体130，固定电路板的位置。测力台的下部分有一个输出端，通过特制的导线来连接电路板和数据采集系统的。实验时主要是用来测人体上楼梯脚底受到的力，还可以测量其他类型的力。脚底受的力通过压力传感器转化为电信号，电信号沿着电路板传输到数据采集系统，接着调节放大器，使电信号放大，最后通过处理器，将放大后的电信号转化为压力值，显示在屏幕上。所述的阶梯式支撑结构主要由一个包含许多根杆(杆的数量可根据需要来调节) 的桁架结构和楼梯板(楼梯板的数量也可以根据需要调节)组成。桁架结构的形状为阶梯型，材质为铝合金，一层一层的连上去，然后其上可以放测力台。尤其是放测力台的位置要增加两根杆作支撑，来分散测力台所承受的力，以防由于受力过大，压坏支撑结构。楼梯板通过螺钉连接在桁架结构上，楼梯板大小和标准的公寓楼梯大小相同，但是材质为木塑复合型材料。所述的导轨结构主要由四个滑块和轨道组成。轨道是直接在杆上切割出来，从端面看过去成一个带圆角的梯形。四个滑块分别放在两根杆的轨道上，且滑块中央有螺纹孔 330，便于测力台的固定与滑动。测量上下楼梯时足底受力的情况的实施步骤为把测力台安装在导轨机构上，连接好线路后，检查线路是否有松动，防止接触不
良ο测试前一定要将测试装置数据调零，否则会对后面的测试结果有很大的影响。测试前还要将足底踩在测力台上看是否有信号输出，若电脑屏幕上有数据显示， 则正常；若无数据显示，则加大足底的压力后再观察输出的数据，如果仍然没有数据显示， 则很可能是没有输出信号或者是输出信号太小，需要检查线路的连接问题以及调节放大
ο由于本实验的变量很多，比如，上楼梯时的速度、有无穿鞋子、上楼梯时脚的姿势、 上楼梯时足底在楼梯板上的位置等等，而且每个人的性别、年龄、身高、体重都不是一样的， 因此我们需要不断地进行参照和对比，前提是在保持其余变量一直的情况下。做实验时，我们从大学校园中招募了志愿者，对于有以下情况者予以排除近六个月下肢有受伤史，有过任何种类的下肢手术、背部及骨盆有疾病、神经性肌肉疾病及有平衡问题等。最终选取了 40 名健康的志愿者参加了此次测量，样本的基本信息见下表
权利要求
1.可拆卸的阶梯式三维测力装置，其特征在于，包括三维测力台、阶梯式支撑结构和导轨结构；所述三维测力台通过导轨结构安装于阶梯式支撑结构上；所述阶梯式支撑结构为由若干铝合金长方体杆搭建而成的阶梯型衍架结构，衍架结构的上表面安装有楼梯板；所述导轨结构包括轨道和滑块，所述轨道是在两根铝合金长方体杆上切割而成，每个轨道上都活动安装有带有螺纹孔的两块滑块，三维测力台通过螺钉配合螺纹孔安装于阶梯式支撑结构上；所述三维测力台包括压力传感器、电路板、数据采集系统、放大器、处理器和显示屏；所述压力传感器安装于楼梯板上，另一端连接电路板，所述电路板通过输出端依次连接数据采集系统、放大器、处理器和显示屏。
2.根据权利要求1所述的可拆卸的阶梯式三维测力装置，其特征在于，所述压力传感器为压电式传感器，设置有四个，按左-右-左-右的顺序依次安装于衍架结构的每个阶梯上。
3.根据权利要求1所述的可拆卸的阶梯式三维测力装置，其特征在于，所述阶梯式支撑结构和三维测力台的连接处额外设置有支撑杆。
4.根据权利要求1所述的可拆卸的阶梯式三维测力装置，其特征在于，所述电路板安装于楼梯板的下方，通过位于四个边角的圆柱体连接固定。
全文摘要
本发明公开了可拆卸的阶梯式三维测力装置，其特征在于，包括三维测力台、阶梯式支撑结构和导轨结构；所述阶梯式支撑结构为由若干铝合金长方体杆搭建而成的阶梯型衍架结构，衍架结构的上表面安装有楼梯板；所述导轨结构包括轨道和滑块，所述轨道是在两根铝合金长方体杆上切割而成，每个轨道上都活动安装有带有螺纹孔的两块滑块，三维测力台通过螺钉配合螺纹孔安装于阶梯式支撑结构上；所述三维测力台包括压力传感器、电路板、数据采集系统、放大器、处理器和显示屏；所述压力传感器安装于楼梯板上，另一端连接电路板，所述电路板通过输出端依次连接数据采集系统、放大器、处理器和显示屏。
文档编号G01L5/00GK102494822SQ20111041877
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者刘希, 唐刚, 宓为建, 房晓龙, 杨红江, 王键, 石小平, 苌道方, 许铮 申请人:上海海事大学