用于關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種模擬生物力學(xué)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器包括其上安裝假體裝置的底座、連接到該底座以驅(qū)動(dòng)該底座的致動(dòng)器、以及用來(lái)驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器以平移該底座并且使該底座圍繞獨(dú)立于平移可控的旋轉(zhuǎn)中心而旋轉(zhuǎn)的可編程控制器。該模擬器可以包括用來(lái)在基本上平行于旋轉(zhuǎn)軸的線性方向平移該底座的線性致動(dòng)器。該線性致動(dòng)器可以包括在一個(gè)套筒之內(nèi)的活塞，該活塞連接至該底座并且被液壓驅(qū)動(dòng)以平移該底座，并且這些致動(dòng)器可以連接至該套筒。該控制器可以被編程為改變?cè)摰鬃木哂芯€性平移和旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)中心。可以包括測(cè)量這些致動(dòng)器的位移的傳感器。該控制器可以基于測(cè)量的位移而驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器。
【專利說(shuō)明】用于關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬的方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求于2010年11月15日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/413，873的權(quán)益。
[0003]上述申請(qǐng)的全部傳授內(nèi)容通過(guò)弓丨用結(jié)合在此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明涉及一種用于關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0005]假體植入物失效機(jī)理是多樣的。最普遍的失效原因是聚乙烯磨損、松動(dòng)、感染、以及不對(duì)準(zhǔn)。聚乙烯磨損包括目前植入物失效的最重大的單個(gè)可識(shí)別的原因。此外，由于增加的改造組織的負(fù)載，聚乙烯磨損可能使植入物易于松動(dòng)。隨著植入物技術(shù)的發(fā)展，正在鑒定新的并且更復(fù)雜的磨損、損傷、和失效模式。由于這些事實(shí)，非常需要在能夠復(fù)制人類運(yùn)動(dòng)的細(xì)微之處的模擬機(jī)中的嚴(yán)密的植入物生命周期測(cè)試。
[0006]通過(guò)提供其中使用加速的壽命測(cè)試評(píng)估新的和現(xiàn)有的假體裝置的非人類環(huán)境，模擬機(jī)解決了植入物壽命問(wèn)題。這些模擬機(jī)允許研究人員隔離且研究設(shè)計(jì)缺陷，識(shí)別并且校正材料問(wèn)題，且最終為醫(yī)師和患者提供較長(zhǎng)壽命的假體系統(tǒng)。模擬機(jī)近似于人類關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。顯然，人類關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的近似越近，結(jié)果就越可靠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明總體上涉及用于關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬的設(shè)備和方法，提供了增強(qiáng)的對(duì)假體模擬器的運(yùn)動(dòng)控制。通過(guò)加速的壽命測(cè)試，假體模擬器提供了其中評(píng)估新的和現(xiàn)有的假體裝置特別是可植入的假體裝置的非人類環(huán)境。
[0008]一種模擬生物力學(xué)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器包括其上安裝假體裝置的底座、連接到該底座以驅(qū)動(dòng)該底座的致動(dòng)器、以及用來(lái)驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器以平移該底座并且使該底座圍繞獨(dú)立于平移可控的旋轉(zhuǎn)中心而旋轉(zhuǎn)的可編程控制器。
[0009]致動(dòng)器可以包括至少三個(gè)線性致動(dòng)器，它們可以連接到一個(gè)套筒，例如垂直(Z軸)致動(dòng)器的外套筒，并且可以沿該套筒垂直移位。該控制器可以被編程為改變?cè)摰鬃木哂芯€性平移和旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)中心。該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器可以進(jìn)一步包括位移傳感器，該傳感器測(cè)量這些致動(dòng)器的位移，并且該控制器可以基于測(cè)量的位移驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器。在一些實(shí)施例中，這些致動(dòng)器包括線性致動(dòng)器并且這些位移傳感器包括長(zhǎng)度傳感器。旋轉(zhuǎn)中心或旋轉(zhuǎn)軸可以是瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，用來(lái)模擬生物力學(xué)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器包括其上安裝假體裝置的底座以及連接到該底座的用來(lái)使該底座旋轉(zhuǎn)和平移的至少三個(gè)線性致動(dòng)器。
[0011]除了這至少三個(gè)線性致動(dòng)器之外，該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器可以進(jìn)一步包括用來(lái)在基本上平行于旋轉(zhuǎn)軸的線性方向平移該底座的線性致動(dòng)器。用來(lái)平移的線性致動(dòng)器可以包括在一個(gè)套筒之內(nèi)的活塞，該活塞連接至該底座并且被液壓驅(qū)動(dòng)以平移該底座，并且這至少三個(gè)線性致動(dòng)器可以連接至該套筒。此外，用來(lái)平移的線性致動(dòng)器可以包括連接至該底座的第二活塞，其中該第一活塞和第二活塞是以相反方向被驅(qū)動(dòng)的。至少三個(gè)致動(dòng)器中的每一個(gè)可以包括在汽缸中被液壓驅(qū)動(dòng)的活塞，其中該活塞通過(guò)鉸鏈接合連接至該套筒。
[0012]用來(lái)模擬生物力學(xué)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器包括其上安裝假體裝置的底座；連接到該底座以驅(qū)動(dòng)該底座的致動(dòng)器；以及用來(lái)驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器使該底座圍繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)以便在相對(duì)于該旋轉(zhuǎn)軸的橫向平移該底座并且以獨(dú)立于該底座的平移而橫向平移該旋轉(zhuǎn)軸的可編程控制器。
[0013]用來(lái)模擬關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)假體裝置的方法包括沿著一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動(dòng)該假體裝置，并且在多個(gè)方向橫向移動(dòng)該旋轉(zhuǎn)軸。
[0014]該假體裝置可以被安裝到一個(gè)底座上，在這種情況下，驅(qū)動(dòng)該假體裝置旋轉(zhuǎn)可以包括驅(qū)動(dòng)連接至該底座的致動(dòng)器以使該底座旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，至，三個(gè)線性致動(dòng)器連接至該底座。驅(qū)動(dòng)該假體裝置的方法可以進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器以相對(duì)于該旋轉(zhuǎn)軸橫向平移該底座。該旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)而可以獨(dú)立于該底座的平移而橫向移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)該假體裝置的方法進(jìn)一步包括感測(cè)這些致動(dòng)器的位移，并且驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器可以包括基于感測(cè)的位移驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器。這些致動(dòng)器可以包括線性致動(dòng)器，并且感測(cè)位移可以包括感測(cè)這些線性致動(dòng)器的長(zhǎng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)該假體裝置的方法進(jìn)一步包括在基本上平行于該旋轉(zhuǎn)軸的線性方向驅(qū)動(dòng)該假體裝置平移。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的以下更具體的說(shuō)明，上述內(nèi)容將是清楚的，如在這些附圖中展示的，其中貫穿這些不同的視圖的相同的參照字符是指相同的部分。這些圖不一定是按比例繪出，而是著重展示本發(fā)明的實(shí)施例。
[0016]圖1A為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的假體模擬系統(tǒng)；
[0017]圖1B為是針對(duì)假體裝置的現(xiàn)有技術(shù)模擬器臺(tái)的示意圖；
[0018]圖1C-1F為假體膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)元件的位勢(shì)運(yùn)動(dòng)；
[0019]圖2為圖1A的系統(tǒng),其中移除了一部分下殼和液壓流體系統(tǒng)；
[0020]圖3為從下方看的三個(gè)χ-y- Θ致動(dòng)器的視圖；
[0021]圖4為平臺(tái)致動(dòng)器組件的細(xì)節(jié)；
[0022]圖5為下平臺(tái)致動(dòng)器組件的局部剖視圖；
[0023]圖6A為下平臺(tái)致動(dòng)器組件的局部透視圖，該組件展示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的垂直致動(dòng)器；
[0024]圖6B為圖6A的下平臺(tái)致動(dòng)器組件的俯視圖；
[0025]圖6C為如在圖6B中指示的圖6A的下平臺(tái)致動(dòng)器組件的截面圖；
[0026]圖7為圖3的三個(gè)χ-y- Θ致動(dòng)器之一的另外的細(xì)節(jié)；
[0027]圖8為機(jī)械臺(tái)和用來(lái)產(chǎn)生x-y平移和圍繞任何軸的角旋轉(zhuǎn)的三個(gè)致動(dòng)器的示意圖；
[0028]圖9為機(jī)械臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心的運(yùn)動(dòng)如何可以由向量rp指定的，同時(shí)該臺(tái)的取向如何可以由角Φ指定；
[0029]圖10為旋轉(zhuǎn)中心如何可以由向量ro指定；[0030]圖11為用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的假體模擬器的控制系統(tǒng)的示意圖；
[0031]圖12A至12H為假體模擬器的機(jī)械臺(tái)的一些可能的運(yùn)動(dòng)。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但是不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限定。
[0033]圖1A展示了實(shí)施本發(fā)明的模擬系統(tǒng)100。關(guān)于現(xiàn)有系統(tǒng)，關(guān)節(jié)的一個(gè)元件被安裝到上底座102中，并且該關(guān)節(jié)的其他元件被安裝至下底座(平臺(tái))104。下底座104，在此也稱為樣品臺(tái)或機(jī)械臺(tái)，是用X-Y-Z- Θ自由度可控制的。
[0034]圖1B展示了假體膝關(guān)節(jié)，雖然該系統(tǒng)可以攜帶任何關(guān)節(jié)的假體元件。關(guān)節(jié)元件106、108在兩個(gè)底座之間彼此抵靠對(duì)接并且分別通過(guò)編程的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。在布魯斯F.懷特(Bruce F.White)的美國(guó)專利號(hào)7，823，460中描述了現(xiàn)有模擬系統(tǒng)，通過(guò)引用以其全文結(jié)合。在現(xiàn)有模擬系統(tǒng)中，上底座可由致動(dòng)器在橫向Y方向35移動(dòng)，并且還圍繞從前到后的軸X以角度α可旋轉(zhuǎn)31。下平臺(tái)在Z軸37是可移動(dòng)的，并且還圍繞垂直的Z軸以角度Θ可旋轉(zhuǎn)33。在現(xiàn)有系統(tǒng)中，未控制的自由度包括下平臺(tái)的平移39和旋轉(zhuǎn)41。
[0035]現(xiàn)有模擬器包括安裝在模擬器臺(tái)的脛骨托23下方的多軸力/扭矩傳感器19，使得可以監(jiān)測(cè)股骨-脛骨接觸力(和力矩)的三個(gè)分量。傳感器19可以是六通道應(yīng)變儀傳感器。另外，現(xiàn)有模擬器可以包括用來(lái)測(cè)量模擬器的股骨22和脛骨23分量的相對(duì)平移和旋轉(zhuǎn)位置的一個(gè)或多個(gè)位置傳感器(sensor)或傳感器(transducer)。如在圖1B中顯示,位置傳感器可以監(jiān)測(cè)假體的屈角/伸角31、內(nèi)/外(IE)旋轉(zhuǎn)角33、前/后(AP)平移35、以及垂直(加壓/撐開(kāi))位置37。還可以監(jiān)測(cè)中-側(cè)(ML)膝關(guān)節(jié)平移39和內(nèi)翻外翻旋轉(zhuǎn)41。
[0036]雖然現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的組合運(yùn)動(dòng)允許用于磨損測(cè)試的兩個(gè)關(guān)節(jié)元件之間的復(fù)雜相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它們不能完全模擬正常生物運(yùn)動(dòng)。具體地，現(xiàn)有系統(tǒng)并不控制沿著X軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。此外，旋轉(zhuǎn)軸是固定的；然而，在身體中，該旋轉(zhuǎn)軸可以偏離該中心，并且甚至可以通過(guò)關(guān)節(jié)的作用而移動(dòng)。本發(fā)明允許在X、Y和Z軸中的每一個(gè)連同圍繞旋轉(zhuǎn)中心的角Θ中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行控制，該旋轉(zhuǎn)中心自身可以沿著X和Y軸移動(dòng)。雖然在上底座102中并未初始實(shí)施，本發(fā)明可以類似地施用至該底座，以允許角α的旋轉(zhuǎn)中心的移動(dòng)。
[0037]關(guān)節(jié)模擬器的目標(biāo)是達(dá)到和/或控制正確的(例如解剖學(xué)上正確的)接觸剛體(例如假體關(guān)節(jié)元件)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)。為此目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了在兩個(gè)正交軸方向的旋轉(zhuǎn)中心的獨(dú)立編程控制，而沒(méi)有接觸剛體的相對(duì)平移。貫穿本說(shuō)明書(shū)，術(shù)語(yǔ)旋轉(zhuǎn)中心和旋轉(zhuǎn)軸被可互換地使用。
[0038]在剛體力學(xué)中，術(shù)語(yǔ)瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心可以適用于旋轉(zhuǎn)的速度(瞬時(shí))中心，并且適用于旋轉(zhuǎn)的加速度中心。旋轉(zhuǎn)的速度中心典型地是相對(duì)于固定或全局參考坐標(biāo)系而定義的。以平坦表面上滾動(dòng)的輪子為例，該表面相對(duì)于全局參考坐標(biāo)系是固定的。該輪子的運(yùn)動(dòng)可以被描述為以平行于該平坦表面的方向平移、以及圍繞該輪子的中心的同時(shí)旋轉(zhuǎn)。在任何給定時(shí)間點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)的加速度中心在輪子的中心，而旋轉(zhuǎn)的速度(瞬時(shí))中心是在與該表面接觸的點(diǎn)。在另一實(shí)例中，桿圍繞固定軸(例如桿的中心軸)旋轉(zhuǎn)。在此，在任何給定時(shí)間點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)的速度中心與旋轉(zhuǎn)的加速度中心是相同的。因此，示例性桿的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心同時(shí)是旋轉(zhuǎn)的速度(瞬時(shí))和加速度中心。
[0039]圖1C-F展示了假體膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)元件106、108的位勢(shì)運(yùn)動(dòng)。圖1C和ID展示了圍繞該系統(tǒng)的垂直固定Z軸的下脛骨元件108的旋轉(zhuǎn)。圖1E和IF展示了下脛骨元件108的旋轉(zhuǎn)中心的平移，使得該脛骨元件圍繞該系統(tǒng)的軸Z’而不是垂直Z軸而旋轉(zhuǎn)。Z’軸是瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心。描述的現(xiàn)有技術(shù)僅允許圖1C-1D的運(yùn)動(dòng)，而不允許圖1E-1F的運(yùn)動(dòng)。
[0040]圖2展示了圖1A的系統(tǒng)，其中移除了下殼和液壓流體收集系統(tǒng)，以展示實(shí)施本發(fā)明的部件。在圖2中可見(jiàn)導(dǎo)致下平臺(tái)104的垂直運(yùn)動(dòng)的Z軸致動(dòng)器206。還展示了安裝在下模擬器臺(tái)面212的三個(gè)X-Y-Θ致動(dòng)器中的兩個(gè)208和210。如將在以下詳細(xì)描述，三個(gè)X-Y- Θ致動(dòng)器在Z和Y方向驅(qū)動(dòng)Z軸致動(dòng)器的套筒，并且還使該套筒圍繞可以在X和Y方向移位的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)通過(guò)角Θ。
[0041]圖3是如從下方看的三個(gè)X-Y- Θ致動(dòng)器208、210和302的視圖。如將在以下詳細(xì)討論，每個(gè)致動(dòng)器包括鉸接在垂直致動(dòng)器套筒上的驅(qū)動(dòng)活塞。每個(gè)致動(dòng)器208、210和302被安裝到臺(tái)面212的底部。例如，致動(dòng)器208通過(guò)支柱304安裝到臺(tái)子的底部，致動(dòng)器302通過(guò)支柱306安裝到臺(tái)子的底部，致動(dòng)器210通過(guò)支柱308安裝到臺(tái)子的底部。如所示，致動(dòng)器208、210和302分別經(jīng)由鉸鏈305、307、和309而連接至支柱。因此，每個(gè)致動(dòng)器包括鉸接端319和游離端320。致動(dòng)器可以經(jīng)由適合的液壓導(dǎo)管(未顯示)而被連接至液壓閥歧管316。通過(guò)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)至閥歧管316的閥，控制器可以驅(qū)動(dòng)各個(gè)致動(dòng)器。雖然致動(dòng)器208,210和302在此被描述為被液壓驅(qū)動(dòng)，但是將理解的是，其他類型的可控制致動(dòng)器可以被用作X-Y-Θ致動(dòng)器。一般而言，三個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立地和相互依賴地線性或旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器可以被用于產(chǎn)生X-Y平移和按θ的角旋轉(zhuǎn)。
[0042]圖4展示了下平臺(tái)致動(dòng)器組件的另外的細(xì)節(jié)。運(yùn)動(dòng)圖解402顯示了在X、y、z方向的平移，以及圍繞下底座104的旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)Θ。垂直致動(dòng)器206的外套筒被安裝到液體靜壓軸承板408，該軸承板抵靠臺(tái)面212的底部并且由懸掛在臺(tái)面下方的板318支撐。在它的上表面和下表面中的每一個(gè)中，軸承板408包括三個(gè)橢圓端口 410、412和414，通過(guò)它們，將液壓流體快速遞送以形成液體靜力軸承。一次方式，快速遞送的液壓流體可以產(chǎn)生軸承板408的上表面409和下表面(未顯示)上的液體靜力膜。可以將液體靜力流體提供至端口 410、412和414，穿過(guò)進(jìn)給管420。如以下將討論，通過(guò)臺(tái)面212中的開(kāi)口(圖6C中的612)，關(guān)節(jié)元件支承平臺(tái)或樣品板416被連接至Z軸致動(dòng)器。臺(tái)面212可以包括鄰近臺(tái)面212的開(kāi)口的槽418。
[0043]在圖5和6A-C、以及圖4中可見(jiàn)垂直致動(dòng)器206的細(xì)節(jié)。圖5是下平臺(tái)致動(dòng)器組件的局部剖視圖。圖6A-C分別是下平臺(tái)致動(dòng)器組件的透視圖、俯視圖、和截面圖，為了清楚起見(jiàn)，其中移除了致動(dòng)器208、210和310。垂直致動(dòng)器206包括外套筒502，其中定位了兩個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)活塞?；钊?04、506各自通過(guò)負(fù)荷傳感器508而直接連接至樣品平臺(tái)416。負(fù)荷傳感器508感測(cè)在三個(gè)正交線性方向中的力、以及圍繞這些軸的三個(gè)正交矩。由于要測(cè)試的假體關(guān)節(jié)元件安裝至樣品平臺(tái)416，該平臺(tái)被安裝至負(fù)荷傳感器508，該負(fù)荷傳感器可以用來(lái)監(jiān)測(cè)在關(guān)節(jié)元件處起作用的力和力矩。負(fù)荷傳感器508可以是六通道應(yīng)變儀傳感器，例如參考圖1B描述的傳感器19。通過(guò)鉸鏈510，活塞504被直接連接至傳感器板512。通過(guò)上導(dǎo)向板513并且通過(guò)從固定至下活塞506的環(huán)(下導(dǎo)向板)514延伸穿過(guò)套筒502的三個(gè)棒310、312和314，下活塞506被連接至同一個(gè)板512。[0044]塞子516被固定至在活塞504與506之間的套筒502。在壓力Pl下通過(guò)端口 518將液壓流體引入在塞子516與活塞504之間的空間。分開(kāi)地，在壓力P2下通過(guò)端口 520將液壓流體引入在塞子516與活塞506之間的空間。可以看到然后在壓力Pl的液壓流體向上擠壓活塞504以向上驅(qū)動(dòng)樣品平臺(tái)416 ;然而，壓力P2向下驅(qū)動(dòng)活塞506，以通過(guò)棒310、312和314向下移動(dòng)樣品平臺(tái)。壓力Pl和P2之間的差決定樣品平臺(tái)是否向上移動(dòng)、向下移動(dòng)或一點(diǎn)也不動(dòng)，其中這些活塞通過(guò)它們的共同連接，板512, —起移動(dòng)。下活塞506包括磁力連接至霍爾效應(yīng)傳感器的磁鐵522和524，該霍爾效應(yīng)傳感器用于活塞組件和樣品底座的垂直位移感測(cè)。
[0045]如在圖6C中顯示，垂直致動(dòng)器206通過(guò)負(fù)荷傳感器508連接至樣品平臺(tái)416，并且該連接延伸穿過(guò)臺(tái)面212中的開(kāi)口 612。致動(dòng)器208、210和302的相對(duì)于垂直致動(dòng)器206的位置顯示于圖4和5中，并且顯示于圖6C中的在604、606和608處的假想圖中。致動(dòng)器208、210和302沿著垂直致動(dòng)器206的套筒502垂直移位。如通過(guò)假想圖608所展示，通過(guò)沿著Z軸延伸的支架和鉸鏈610，致動(dòng)器302被連接至垂直致動(dòng)器206的套筒502。同樣，分別相應(yīng)于假想圖606和604的位置的水平，致動(dòng)器208和210各自通過(guò)支架和鉸鏈連接至套筒502 (參見(jiàn)圖4和5)。
[0046]還在圖6A和6C中顯示的是附接到臺(tái)面212的隔離管602和周圍負(fù)荷傳感器508。隔離管提供了對(duì)抗可能由尸體測(cè)試和磨損測(cè)試的流體和潤(rùn)滑劑引起的下致動(dòng)器組件的污染的防塵蓋。附接至套筒502的底部的PC板603可以包括用于Z軸致動(dòng)器206例如用于垂直位移感測(cè)的控制電路。
[0047]圖7展示了三個(gè)X-Y- Θ致動(dòng)器之一的細(xì)節(jié)，應(yīng)當(dāng)理解的是，這三個(gè)致動(dòng)器是完全相同的，但是以120度角移位，并且沿著套筒502垂直移位以防彼此干擾。
[0048]如圖7所示，致動(dòng)器210包括在外部汽缸702內(nèi)的單個(gè)活塞704。通過(guò)沿著Z軸延伸的鉸鏈309，汽缸702被鉸接在支柱308的一端。汽缸702的另一端是游離的。汽缸702被沿著鄰近垂直致動(dòng)器206的長(zhǎng)度切掉，以暴露活塞，并且使其通過(guò)支架708和沿著Z軸延伸的鉸鏈710能夠被連接至垂直致動(dòng)器的套筒502。該活塞自身在支架708處被切掉(706)，以允許更緊湊的組件。
[0049]通過(guò)油端口(配件)711和713，以不同的壓力將液壓流體施用至在氣缸702內(nèi)的活塞的相反端的油體積712和714。有差別的壓力體積引起活塞沿著其軸移動(dòng)，并且通過(guò)鉸鏈710將力施用至Z軸致動(dòng)器的套筒或活塞502。磁鐵716和718嵌入活塞704的相反端，并且由安裝至汽缸702上的支架720的霍爾效應(yīng)傳感器感測(cè)，用于感測(cè)汽缸702內(nèi)的活塞704的位移。通過(guò)感測(cè)活塞的位移，致動(dòng)器的長(zhǎng)度(例如在鉸鏈309與鉸鏈710之間的距離)可以被感測(cè)。控制器可以然后基于感測(cè)的長(zhǎng)度或長(zhǎng)度方面的變化來(lái)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。
[0050]如將在以下更詳細(xì)描述，在線性致動(dòng)器208、210和302中的三個(gè)活塞的組合線性運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致任何在X-Y方向的運(yùn)動(dòng)以及在該系統(tǒng)的可允許范圍之內(nèi)的通過(guò)圍繞任何旋轉(zhuǎn)中心的角Θ的旋轉(zhuǎn)。例如，如果各個(gè)活塞都朝向?qū)?yīng)的安裝柱以相等位移被驅(qū)動(dòng)，套筒502將以如在圖7中所見(jiàn)的逆時(shí)針?lè)较驀@中心軸旋轉(zhuǎn)。然而，當(dāng)施用不同位移至這些活塞時(shí)，旋轉(zhuǎn)可以圍繞不同的軸，并且可以強(qiáng)加X(jué)-Y移動(dòng)。如另一簡(jiǎn)單說(shuō)明，如果在致動(dòng)器208和302(參見(jiàn)圖3)中的每一個(gè)中的活塞被驅(qū)動(dòng)朝向止動(dòng)器210，由于沒(méi)有力被施加至活塞210，Z致動(dòng)器套筒502以及因此樣品將在朝向致動(dòng)器210的鉸鏈708的方向移動(dòng)。[0051]以下呈現(xiàn)了 X-Υ-θ運(yùn)動(dòng)的控制的詳細(xì)數(shù)學(xué)分析。該分析源自Atul RavindraJoshi(阿圖萊文德拉喬希)的著作“A Design and Control of a Three Degree-Of-FreedomPlanar Parallel Robot (三自由度平面并聯(lián)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和控制)”,碩士論文，OhioUniversity (俄亥俄大學(xué)),2003年8月，通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此。然而，該分析已經(jīng)被顯著地延伸至結(jié)合一個(gè)參數(shù)r0以允許控制旋轉(zhuǎn)軸。此外，Joshi (喬希)的著作是針對(duì)機(jī)器人；沒(méi)有提示將其用于針對(duì)假體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬的系統(tǒng)中。
[0052]用于這種模擬器的控制系統(tǒng)可以是披露于美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/942，886 (由BruceF.White (布魯斯F.懷特)在2010年11月9日提交)中的模擬器的延伸，通過(guò)引用將該專利申請(qǐng)以其全文結(jié)合。以下呈現(xiàn)了具體實(shí)施。用該控制器，旋轉(zhuǎn)中心是可控制的并且在獨(dú)立于底座的X-Y平移的范圍內(nèi)無(wú)限可變。
[0053]位移控制:
[0054]向致動(dòng)器系統(tǒng)的輸入(稱為平面致動(dòng)器陣列)包括平移、旋轉(zhuǎn)和約束。這些輸入是:
[0055]I) X 和 y 平移；
[0056]2)角旋轉(zhuǎn)；以及
[0057]3)約束，例如旋轉(zhuǎn)軸的X、y位置。
[0058]旋轉(zhuǎn)軸的約束是數(shù)學(xué)上必需的，以明白地區(qū)分旋轉(zhuǎn)和平移。平移可以被認(rèn)為是圍繞無(wú)限遠(yuǎn)的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)。X平移將會(huì)是圍繞I無(wú)限遠(yuǎn)的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，而I平移會(huì)是圍繞X無(wú)限遠(yuǎn)的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)變換的通常公式化是圍繞原點(diǎn)(即0，0)。
[0059]在根據(jù)本發(fā)明的原理的致動(dòng)器系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)軸可以被選擇為在X和y位置的范圍之內(nèi)的任何地方一那么它可以被選擇在某處(約束的)，以便計(jì)算所希望的各致動(dòng)器的延伸(位移長(zhǎng)度)。
[0060]直觀地，似乎更易于相對(duì)于固定的全局坐標(biāo)系定義旋轉(zhuǎn)軸。然而，在天然膝關(guān)節(jié)中，這個(gè)軸更“天然地”與脛骨干的長(zhǎng)軸相關(guān)。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的致動(dòng)器系統(tǒng)中，脛骨平臺(tái)平移，并且因此脛骨干的長(zhǎng)軸平移，這引起更令人希望的相對(duì)于固定全局系統(tǒng)移動(dòng)的軸的呈現(xiàn)。
[0061]在位移控制下，控制問(wèn)題可以被考慮為兩個(gè)數(shù)學(xué)過(guò)程:1)來(lái)自輸入設(shè)定點(diǎn)信號(hào)的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)的復(fù)合，以及2)將測(cè)量位置和取向分解成分量，這些分量可以與設(shè)定點(diǎn)信號(hào)比較，或者與致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)比較，以確定當(dāng)前的跟蹤誤差。向該系統(tǒng)的輸入，包括設(shè)定點(diǎn)X和I位置、設(shè)定點(diǎn)角旋轉(zhuǎn)以及所選擇的旋轉(zhuǎn)中心的X、y坐標(biāo)，被稱為輸入設(shè)定點(diǎn)信號(hào)。致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括提供為向各個(gè)控制環(huán)輸入的單獨(dú)信號(hào)，該控制環(huán)可以被用來(lái)提供例如閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于液壓驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)不同于致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在于它已經(jīng)根據(jù)一個(gè)或多個(gè)誤差量度(例如，χ-y位置誤差)被確定，并且已經(jīng)通過(guò)控制過(guò)程起作用。
[0062]回到控制問(wèn)題的兩個(gè)分量，在數(shù)學(xué)上，旋轉(zhuǎn)被認(rèn)為是圍繞原點(diǎn)。在剛體力學(xué)中，當(dāng)嵌入剛體的參考坐標(biāo)系的坐標(biāo)(在所希望的旋轉(zhuǎn)中心)相對(duì)于全局坐標(biāo)系是已知的時(shí)，可以將旋轉(zhuǎn)施用至剛體。使用已知的坐標(biāo)，可以將剛體平移至原點(diǎn)，然后使其旋轉(zhuǎn)，然后平移返回到初始位置(旋轉(zhuǎn)中心的初始位置)。在平面系統(tǒng)中，單個(gè)角和兩個(gè)線性坐標(biāo)足以解決該問(wèn)題。由于各致動(dòng)器附接點(diǎn)相對(duì)于嵌入的坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)是已知的，并且假定相對(duì)于全局系統(tǒng)它們的初始位置是已知的，可以確定各附接點(diǎn)的變換坐標(biāo)。根據(jù)這些坐標(biāo)，各個(gè)單獨(dú)的致動(dòng)器的獨(dú)特延伸長(zhǎng)度可以被確定。[0063]回到控制問(wèn)題的第二部分，如果局部地測(cè)量致動(dòng)器延伸(長(zhǎng)度)，那么這些測(cè)量可以直接用于模擬器的反饋控制。要不然，可以使用確定用于剛體的三個(gè)參數(shù)的全局測(cè)量系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)中心的角和x、y坐標(biāo)可以提供一種提供反饋的自然手段。可以按與設(shè)定點(diǎn)信號(hào)幾乎相同的方式處理這些測(cè)量值，以確定一組獨(dú)特的致動(dòng)器延伸，然后可以被用作控制通道的反饋信號(hào)。
[0064]力控制:
[0065]在力控制下，人們可以指定所希望的力和扭矩，然后驅(qū)動(dòng)模擬器臺(tái)或機(jī)器的致動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)這些力和扭矩。向致動(dòng)器系統(tǒng)的輸入包括力、扭矩和約束。輸入是:
[0066]I) X 和 y 力;
[0067]2)扭矩；以及
[0068]3)旋轉(zhuǎn)軸的x、y位置，或引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)的其他約束。
[0069]關(guān)于位移控制范例，旋轉(zhuǎn)軸的約束是必需的。人們可以考慮當(dāng)前的機(jī)器設(shè)計(jì)以及天然膝關(guān)節(jié)。當(dāng)前的機(jī)器設(shè)計(jì)強(qiáng)加了固定的旋轉(zhuǎn)軸或平移的旋轉(zhuǎn)軸。在任一情況下，用于旋轉(zhuǎn)的軸承系統(tǒng)提供了平衡致動(dòng)器施加的力的反應(yīng)力。
[0070]在力控制下，可以根據(jù)計(jì)算的力和扭矩(例如基于韌帶和關(guān)節(jié)面)確立旋轉(zhuǎn)中心。旋轉(zhuǎn)中心還可以基于感測(cè)的力和扭矩，例如由多軸感測(cè)元件(例如負(fù)荷傳感器508 (圖5))感測(cè)的力和扭矩。
[0071]下位移臺(tái):
[0072]根據(jù)本發(fā)明的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器的實(shí)施例包括設(shè)計(jì)為允許三個(gè)自由度，即X和y平移以及圍繞任意軸旋轉(zhuǎn)的一個(gè)平臺(tái)、底座或臺(tái)104。如以上參考圖4、5和6A-C描述的，臺(tái)自身可以是被約束在一個(gè)平面中由液體靜壓支承系統(tǒng)移動(dòng)的剛體?？梢酝ㄟ^(guò)三個(gè)致動(dòng)器將運(yùn)動(dòng)傳遞給該臺(tái)，每個(gè)致動(dòng)器都在致動(dòng)器的一端連接至該臺(tái)，并且在另一端連接至機(jī)器本體，雖然在致動(dòng)器端不必發(fā)生連接(參見(jiàn)例如圖3)。在每個(gè)附接點(diǎn)，可以用轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)將這些致動(dòng)器連接至機(jī)器本體，該轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)具有垂直于運(yùn)動(dòng)平面的軸。
[0073]數(shù)學(xué)分析:
[0074]考慮在圖8中顯示的3RPR平面并聯(lián)致動(dòng)器800。致動(dòng)器800由三個(gè)具有長(zhǎng)度(I1、d2和d3的三個(gè)線性致動(dòng)器801、802、803組成，這三個(gè)致動(dòng)器以相對(duì)于全局參考坐標(biāo)系的x軸的同位角Qp 92和03而定向。
[0075]全局參考坐標(biāo)系804被定義為具有在Og的原點(diǎn)，并且附接到可移動(dòng)臺(tái)或底座808的可移動(dòng)參考坐標(biāo)系806被定義為具有在Om的原點(diǎn)。Om相對(duì)于Oe的位置是由位置向量rm指定的，并且Om相對(duì)于Oe的旋轉(zhuǎn)角被定義為Φ。
[0076]通過(guò)在各個(gè)Ap A2、和A3的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)將致動(dòng)器801、802、803附接到機(jī)器框架，同時(shí)通過(guò)在點(diǎn)CpC2、和C3的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)類似地被附接到可移動(dòng)臺(tái)808。位置向量rai和6分別表示點(diǎn)Ai和Ci相對(duì)于Oe的位置。
[0077]臺(tái)808相對(duì)于Og的特定位姿或配置810是通過(guò)位姿位置向量(pose positionvector) rp、取向角Φ、以及位置向量r°指定的，該位置向量r°定義了相對(duì)于Om的旋轉(zhuǎn)軸，其中該臺(tái)在參考位置。
[0078]圖9展示了在時(shí)間h和&的臺(tái)808的兩個(gè)連續(xù)位姿902和904。代表臺(tái)的平移的向量是rp,這是向量差:[0079]rp=rm (t0)-rm Ct1)(I)
[0080]其中rm (tj和rm U1)代表在連續(xù)時(shí)間間隔h和&的臺(tái)的原點(diǎn)Om的位置。在連續(xù)時(shí)間間隔(在相對(duì)于位姿902的位姿904處)的臺(tái)的取向被顯示為角Φ Ct1).[0081]圖10展示了可以用來(lái)指定相對(duì)于臺(tái)的原點(diǎn)Oni的旋轉(zhuǎn)中心或軸的向量r°。所希望的旋轉(zhuǎn)中心在全局坐標(biāo)系中在Oe處被指定為
[0082]‘rW-r0(2)
[0083]其中rn代表臺(tái)的原點(diǎn)Oni的位置。圖展示了臺(tái)808的兩個(gè)位姿1002、1004。位姿1004代表圍繞新的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)中心已經(jīng)被指定為用一個(gè)量r°從臺(tái)的原點(diǎn)Om重新定位，導(dǎo)致在‘0m的新的旋轉(zhuǎn)中心。換言之，‘0m是如通過(guò)r°指定的平移的旋轉(zhuǎn)中心。圖10展示可以通過(guò)向量r°以編程方式修改旋轉(zhuǎn)中心。
[0084]3RPR致動(dòng)器已經(jīng)被用于不同目的，并且正向和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)兩者的數(shù)學(xué)求解已經(jīng)在文獻(xiàn)中被開(kāi)發(fā)。主題分析是基于Atul Ravindra Joshi(阿圖萊文德拉喬希)的著作,發(fā)現(xiàn)于他的 2003 論文中，名稱為“A Design and Control of a Three Degree-Of-Freedom PlanarParallel Robot (三自由度平面并聯(lián)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和控制)”。需要對(duì)他的報(bào)告的分析的若干校正以開(kāi)發(fā)校正的正向和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)。Joshi (喬希)相信R.LWilliams (威廉斯)和
B.H.Shelley (雪莉)的論文，“Inverse Kinematics for Planar Parallel Manipulators(用于平面并聯(lián)機(jī)械手的反向運(yùn)動(dòng)學(xué))”，Proceedings of DETC (《設(shè)計(jì)工程技術(shù)會(huì)議記錄》)97，ASME設(shè)計(jì)技術(shù)會(huì)議，DETC97/DAC-3851，薩克拉曼多，加利福尼亞州，9月14-17，1997，第1-6頁(yè),具有對(duì)這個(gè)問(wèn)題的先前求解。
[0085]在用于使用三個(gè)線性致動(dòng)器的關(guān)節(jié)模擬器的控制系統(tǒng)中，以下描述的反向運(yùn)動(dòng)學(xué)可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)該模擬器臺(tái)。一旦指定模擬器臺(tái)的位置或位姿，例如χ-y平移、旋轉(zhuǎn)角、以及旋轉(zhuǎn)中心位置，反向運(yùn)動(dòng)學(xué)可以計(jì)算線性`致動(dòng)器的長(zhǎng)度以實(shí)現(xiàn)該位置或位姿。以下描述的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)可以用來(lái)確定臺(tái)的位置和/或取向，例如相對(duì)于全局參考坐標(biāo)系，給定線性致動(dòng)器的長(zhǎng)度。例如，可以使用位移傳感器感測(cè)這些致動(dòng)器的長(zhǎng)度?；诟袦y(cè)的長(zhǎng)度，基于如使用正向運(yùn)動(dòng)學(xué)確定的臺(tái)的位置，或基于這兩者者，然后控制器可以使用反饋來(lái)控制驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器。
[0086]反向運(yùn)動(dòng)學(xué):
[0087]反向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解確定了三個(gè)致動(dòng)器元件的必要長(zhǎng)度(屯、d2、d3)，以實(shí)現(xiàn)指定的致動(dòng)器位姿，其中該位姿是由rp、r°和Φ指定的。
[0088]以上定義的五個(gè)定義的位置向量是:
ff = }
[0089]rffl = |Λ-,Μ, J*}(3)
rp = \χ!\νρ}
O4 (Iφ I
r ? -J.τ ?ν }
[0090]其中 < 是需要相對(duì)于Oe產(chǎn)生希望的位姿的標(biāo)記C1X2和C3的各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的位置，r0是相對(duì)于Om的旋轉(zhuǎn)軸的位置，并且rj是將這些致動(dòng)器附接至全局坐標(biāo)系Oe的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的位置(標(biāo)記Ap A2、和A3的點(diǎn))。位置向量rm是在參考位置中相對(duì)于Oe的Om的位置，并且rp是所希望的Om的位移，以實(shí)現(xiàn)所希望的配置或位姿。
[0091]定義了旋轉(zhuǎn)矩陣:
【權(quán)利要求】
1.一種用來(lái)模擬生物力學(xué)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器，其特征在于，包括: 其上安裝一個(gè)假體裝置的一個(gè)底座； 連接到該底座以驅(qū)動(dòng)該底座的多個(gè)致動(dòng)器；以及 用來(lái)驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器以平移該底座并且使該底座圍繞獨(dú)立于平移可控的旋轉(zhuǎn)中心而旋轉(zhuǎn)的可編程控制器。
2.一種用來(lái)模擬生物力學(xué)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器，其特征在于，包括: 其上安裝一個(gè)假體裝置的一個(gè)底座；以及 連接到該底座的用來(lái)使該底座旋轉(zhuǎn)和平移的至少三個(gè)線性致動(dòng)器。
3.如權(quán)利要求2中所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器，進(jìn)一步包括用來(lái)驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器以平移該底座并且使該底座圍繞獨(dú)立于平移可控的旋轉(zhuǎn)中心而旋轉(zhuǎn)的可編程控制器。
4.如權(quán)利要求1或3中所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器，其中該控制器被編程為改變?cè)摰鬃木哂芯€性平移和旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)中心。
5.如權(quán)利要求1、3或4中任一項(xiàng)中所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器，其中該控制器被編程為使該底座圍繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)、相對(duì)于該旋轉(zhuǎn)軸的橫向平移該底座、以及以獨(dú)立于該底座的平移而橫向平移該旋轉(zhuǎn)軸。
6.如權(quán)利要求1或3至5中任一項(xiàng)中所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器，其中該旋轉(zhuǎn)中心是瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心。
7.如以上權(quán)利要求的任一項(xiàng)中所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器，進(jìn)一步包括用來(lái)在基本上平行于旋轉(zhuǎn)軸的線性方向平移該底座的`線性致動(dòng)器。
8.如權(quán)利要求7中所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器，其中用來(lái)平移的線性致動(dòng)器包括在一個(gè)套筒之內(nèi)的活塞，該活塞連接至該底座并且被液壓驅(qū)動(dòng)以平移該底座，并且至少三個(gè)線性致動(dòng)器被連接至該套筒。
9.如權(quán)利要求8中所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器，其中這至少三個(gè)線性致動(dòng)器沿著該套筒垂直地移位。
10.如權(quán)利要求1或3至9中任一項(xiàng)中所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器，進(jìn)一步包括測(cè)量這些致動(dòng)器的位移的多個(gè)位移傳感器。
11.如權(quán)利要求10中所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器，其中該控制器基于測(cè)量的位移驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器。
12.如權(quán)利要求10或11中所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器，其中這些致動(dòng)器包括線性致動(dòng)器，并且這些位移傳感器包括長(zhǎng)度傳感器。
13.—種驅(qū)動(dòng)假體裝置以模擬關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的方法，其特征在于，包括: 驅(qū)動(dòng)該假體裝置往日要一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；以及 在多個(gè)方向橫向移動(dòng)該旋轉(zhuǎn)軸。
14.如權(quán)利要求13中所述的驅(qū)動(dòng)假體裝置的方法，其中該假體裝置被安裝至一個(gè)底座，并且驅(qū)動(dòng)該假體裝置旋轉(zhuǎn)包括驅(qū)動(dòng)連接至該底座的多個(gè)致動(dòng)器使該底座旋轉(zhuǎn)。
15.如權(quán)利要求14中所述的驅(qū)動(dòng)假體裝置的方法，進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器以相對(duì)于該旋轉(zhuǎn)軸橫向平移該底座。
16.如權(quán)利要求14或15中所述的驅(qū)動(dòng)假體裝置的方法，進(jìn)一步包括感測(cè)這些致動(dòng)器的位移。
17.如權(quán)利要求16中所述的驅(qū)動(dòng)假體裝置的方法，其中驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器包括基于感測(cè)的位移驅(qū)動(dòng)這些致動(dòng)器。
18.如權(quán)利要求16或17中所述的驅(qū)動(dòng)假體裝置的方法，其中這些致動(dòng)器包括線性致動(dòng)器，并且感測(cè)位移包括感測(cè)這些線性致動(dòng)器的長(zhǎng)度。
19.如權(quán)利要求13至18中任一項(xiàng)中所述的驅(qū)動(dòng)假體裝置的方法，其中該旋轉(zhuǎn)軸獨(dú)立于該底座的平移而橫向移動(dòng)。
20.如權(quán)利要求13至19中任一項(xiàng)中所述的驅(qū)動(dòng)假體裝置的方法，進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)該假體裝置在基本上平行于該旋轉(zhuǎn)軸的線性方向平移。
21.如權(quán)利要求1至12或14至20中所述的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬器或驅(qū)動(dòng)假體裝置的方法，其中這些致動(dòng)器包括至少三個(gè)線 性致動(dòng)器。
【文檔編號(hào)】G09B23/32GK103503050SQ201180065019
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2010年11月15日
【發(fā)明者】佛瑞司特·J·卡里楠, 布魯斯·F·懷特 申請(qǐng)人:先進(jìn)機(jī)械技術(shù)公司