发明名称 四维度人体平衡行为动态平衡量测系统
摘要 本案系关于一种四维度人体平衡行为动态平衡量测系统,其包括:上踏板;至少一沿纵轴向(前后向)不平衡转动扭力量测机制;至少一沿横轴向(左右向)不平衡转动扭力量测机制;至少一纵轴向线性水平作用力移动量测机制;至少一横轴向线性水平作用力移动量测机制;滑动板;至少一纵向刺激作用力之拉座机制;至少一纵向刺激作用力之拉座机制;复数个鸠尾座;以及底座;藉由上述之结构,俾当在上踏板之施加负载作用力(上下方向)配置不平衡时或脚底板进行平衡操控时,纵轴向(或横轴向)之转动量测机制会下压(或上拉)其应变计,经由应变计讯号处理电路,转换并输出其相对作用扭力的电压讯号,即可量测不平衡作用力;另沿纵向作用力施加于该上踏板上时,该纵向移动量测机制会产生一应变位移。
申请公布号 TWI274862 申请公布日期 2007.03.01
申请号 TW094130876 申请日期 2005.09.08
申请人 中华技术学院 发明人 宋真坦;林盈灏;林顺萍
分类号 G01M1/02(2006.01) 主分类号 G01M1/02(2006.01)
代理机构 代理人 林文烽 台北市大安区罗斯福路2段49号12楼
主权项 1.一种纵轴向不平衡作用扭力量测机制,其包括: 一上踏板,用以承载人体脚底板压载或一待测物体 ; 一上万向接头,系耦接至该上踏板; 一支杆,系置于该上万向接头之下方且位于该上踏 板之约中央处; 一下万向接头,系置于该支杆之下方且系耦接至后 述之滑动板约中央处; 一第一球轴承,系耦接且锁固于该上踏板且位于该 上万向接头之一侧亦即纵轴向之右边; 一第一垂直拉杆,其两端系分别耦接至该第一球轴 承及后述之第二球轴承; 一第二球轴承,系耦接且锁固于该第一垂直拉杆之 一端且位于该下万向接头之一侧亦即纵轴向之右 边; 一纵轴向左右晃动作用扭力应变机组,其一端系耦 接至该第二球轴承且其背面系为悬空,另一端则固 持于后述之滑动板上,用以产生应变位移变化;以 及 一滑动板; 当一垂直上下作用力施加于该上踏板上时,对纵轴 向之左右两边会产生垂向的不平衡作用力,亦即对 纵轴向产生作用扭力,因为有该上万向接头及下万 向接头的自由度,以及第一与第二球轴承的活动关 节,同时,以上万向接头为转支点,该第一球轴承受 力时会压迫/或拉该第一垂直拉杆、第二球轴承及 沿纵轴向左右晃动作用扭力应变机组,使该左右晃 动作用扭力应变机组悬空之一面向下/上运动产生 一应变角,黏贴于该机构两侧的应变计产生相对应 的应变电阻变化;俾藉由外接于应变计讯号处理电 路将电阻变化转换为相对应的电压讯号,此输出电 压値与不平衡作用扭力成正比,即可量测该上踏板 上对应纵轴向之左右两边垂直向不平衡作用力。 2.一种纵轴向水平前后作用力移动量测机制,其包 括: 一上踏板,用以承载人体脚底板压载或一待测物体 ; 一上万向接头,系耦接至该上踏板; 一支杆,系置于该上万向接头之下方且位于该上踏 板之约中央处; 一下万向接头,系置于该支杆之下方且系耦接至后 述之滑动板,约中央处; 一第一水平拉杆,其两端系分别螺固支杆前测及后 述之第三球轴承; 一第三球轴承,位于支杆纵轴向之前边,两端分别 耦接且锁固于该第一水平拉杆之一端,以及纵轴向 前后水平作用力量测机组,且位于该下万向接头之 一侧前边; 一纵轴向前后水平作用力量测机组,上端悬空且以 杆轴耦接于第三球轴承轴孔,另一下端螺固在滑动 板,此机组位于上踏板下面前边;以及 一滑动板; 当人体脚底板在上踏板上,沿纵轴向在水平面上发 生前后滑动作用力,因有该上万向接头、支杆、下 万向接头、第四球轴承、第二垂直拉杆与第五球 轴承所行成的四边形机构,让该支杆可以前后位移 ,使该上踏板与滑动板维持平行状态,而不致于有 卡死情形,再加上横轴向的前后不平衡晃动作用力 应变机组之该第四球轴承、第五球轴承及该第三 球轴承之自由度,不致对该前后水平晃动作用力应 变机组产生明显之耦合作用;该支杆前后运动推拉 第一水平拉杆,同时带动该第三球轴承耦接的该纵 轴向前后水平位移作用力量测机组,使该机组产生 应变位移,借由黏贴于该机构两侧的应变计,产生 相对应的应变电阻变化;俾藉由将该应变计讯号处 理电路,将应变计的电阻变化値转换成输出电压, 此电压値与前后水平作用力成正比,即可量测该纵 轴向前后水平作用力。 3.一种横轴向不平衡作用扭力量测机制,其包括: 一上踏板,用以承载一物体; 一上万向接头,系耦接至该上踏板; 一支杆,系置于该上万向接头之下方且位于该上踏 板之约中央处; 一下万向接头,系置于该支杆之下方且系耦接至后 述之滑动板; 一第四球轴承,系耦接且锁固于该上踏板且位于该 上万向接头之一侧; 一第二垂直拉杆,其两端系分别耦接至该第四球轴 承及后述之第五球轴承; 一第五球轴承,系耦接且锁固于该第二垂直拉杆之 一端且位于该下万向接头之一侧亦即沿横轴向之 右边; 一横轴向前后晃动作用扭力应变机组,其一端系耦 接至该第二球轴承且其背面系为悬空,另一端则固 持于后述之滑动板上,用以产生应变位移变化;以 及 一滑动板; 当一垂直上下向作用力施加于该上踏板时,对横轴 向之前后两边会产生垂向的不平衡作用力,亦即对 横轴向产生作用扭力,因为有该上万向接头及下万 向接头的自由度,同时,以该上万向接头为转支点, 以及第四与第五球轴承的活动关节,该第四球轴承 受力时会压迫/或拉该第二垂直拉杆、第五球轴承 及沿横轴向前后晃动作用扭力应变机组,使该前后 晃动作用扭力应变机组悬空之一面向下/上运动产 生一应变角,黏贴于该机构两侧的应变计产生相对 应的应变电阻变化;俾藉由外接于应变计讯号处理 电路将电阻变化转换为电压讯号,此输出电压値与 不平衡作用扭力成正比,即可量测该上踏板上对横 轴向之前后两边垂直向不平衡作用力。 4.一种横轴向水平左右作用力移动量测机制,其包 括: 一上踏板,用以承载人体脚底板压载或一待测物体 ; 一上万向接头,系耦接至该上踏板; 一支杆,系置于该上万向接头之下方且位于该上踏 板之约中央处; 一下万向接头,系置于该支杆之下方且系耦接至后 述之滑动板,约中央处; 一第二水平拉杆,其两端系分别螺固支杆左测及后 述之第六球轴承; 一第六球轴承,位于支杆纵轴向之左边,两端分别 耦接且锁固于该第二水平拉杆之一端,以及横轴向 左右水平作用力量测机组,且位于该下万向接头之 一侧左边; 一横轴向左右水平作用力量测机组,上端悬空且以 杆轴耦接于第三球轴承轴孔,另一下端螺固在滑动 板,此机组位于上踏板下面左边;以及 一滑动板; 当人体脚底板在上踏板上,沿横轴向在水平面上发 生左右滑动作用力,因有该上万向接头、支杆、下 万向接头、第一球轴承、第二球轴承与第一垂直 拉杆所行成的四边形机构,让该支杆可以左右位移 ,使该上踏板与滑动板维持平行状态,而不致于有 卡死情形,再加上该左右水平晃动作用力应变机组 之该第一球轴承、第二球轴承及该第六球轴承之 自由度,不致对该左右晃动之水平作用力应变机组 ,产生明显之耦合作用;该支杆左右运动推拉第二 水平拉杆,同时带动该第六球轴承耦接的横轴向左 右水平位移作用力量测机组,使该机组产生应变位 移,借由黏贴于该机构两侧的应变计,产生相对应 的应变电阻变化;俾藉由将该应变计讯号处理电路 ,将应变计的电阻变化値转换成输出电压,此电压 値与左右水平作用力成正比,即可量测该横轴向左 右水平作用力。 5.一种刺激作用力之拉座,其包括: 一本体,两侧系为贯穿且其上、下表面各具有一平 行之滑槽; 一拉支轴,系可于该滑槽中移动;以及 一球轴承,系置于该本体中,其一端可耦接至一气 压源,且该气压源之受力方向系与该滑槽垂直; 俾于组合时,该拉支轴可由该上表面之滑槽上方插 入且穿过该球轴承及下表面之滑槽以固持于该本 体中,当该拉支轴于该滑槽中移动时,该气压缸动 力源之作用力将不会干扰该拉支轴之移动。 6.如申请专利范围第5项所述之刺激作用力之拉座, 其中该本体系由金属所制成。 7.如申请专利范围第6项所述之刺激作用力之拉座, 其中该金属系为不锈钢。 8.如申请专利范围第5项所述之刺激作用力之拉座, 其中该气压源系为一气缸组或电机马达为动力组 。 9一种四维度人体平衡行为动态平衡量测系统,其 包括: 一上踏板,用以承载人体脚底板压载或一待测物体 ; 至少一纵轴向不平衡之作用(转动)扭力量测机制, 系置于该上踏板之下面右侧,用以量测因脚底板在 上踏板上面,对纵轴线左右两边之上下作用力不平 衡所产生的纵轴向之作用扭力; 至少一纵轴向水平前后作用力移动量测机制,系置 于该上踏板之下面前边,用以量测当人体脚底板在 上踏板上,沿纵轴向在水平面上发生前后滑动作用 力; 至少一横轴向不平衡之作用(转动)扭力量测机制, 系置于该上踏板之下面后侧,且与该纵轴向不平衡 之作用扭力量测机制近乎垂直配置,用以量测因脚 底板在上踏板上面,对横轴线前后两边作用力不平 衡所产生的横向之作用扭力; 至少一横轴向水平左右作用力移动量测机制,系置 于该上踏板之下面左边,且与该纵轴向水平作用力 移动量测机制近乎垂直配置,用以量测当人体脚底 板在上踏板上,沿横轴向在水平面上发生左右滑动 作用力; 一滑动板; 至少一纵轴向刺激作用力之拉座,拉座主体螺固在 滑动板上,系置于该滑动板之下面后方,以气压缸 或电机马达为动力,刺激或伺服控制推拉滑动板以 上的机构与人体,产生待测件受纵向刺激后的内部 动态反应; 至少一横轴向刺激作用力之拉座,系置于该滑动板 之下面左方,以以气压缸或电机马达为动力,刺激 或伺服控制推拉滑动板以上的机构与人体,产生待 测件受横向刺激后的内部动态反应; 复数个鸠尾座,系分置于该滑动板之与底座之间, 以支撑该滑动板,并建构纵轴向与横轴向发生线性 位移运动时,互不干扰之环境;以及 一底座,系置于该复数个鸠尾座及刺激作用力之拉 座之下方,其可供该鸠尾座及刺激作用力之拉座固 持。 图式简单说明: 图1为一示意图,其绘示本案一较佳实施例之沿纵 轴向不平衡作用(转动)扭力测机制的示意图;横轴 向不平衡作用(转动)扭力量测机制亦相同。 图2为一示意图,其绘示本案一较佳实施例之纵轴 向(前后向)水平作用力移动量测机制的示意图;横 轴向(左右向)水平作用力移动量测机制亦相同。 图3为一示意图,其绘示本案一较佳实施例之刺激 作用力之拉座机制的示意图,包含纵轴向与横轴向 两组。 图4为一示意图,其绘示本案一较佳实施例之四维 度人体平衡行为动态平衡量测系统的示意图。
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