CN107702978A - 一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台，包括支架单元、基座单元、肩胛骨固定及肌肉加载单元、肱骨夹持及旋转测量单元、肱骨运动引导弧架和肱骨头位移检测单元。本实验平台可根据实验要求提供不同的肩关节标本静态空间姿态固定，与夹具配合，能够进行盂肱关节三自由度和肩胛骨一个自由度的静态相位调整。肌肉加载单元由多根传力绳索和对应的气动伺服系统组成，提供了体外肩关节各肌肉群的仿生肌力。在微机控制下对肩关节标本施加仿生肌力，可实现肩关节多自由度的运动，同时对肩关节的功能参数进行检测。本实验平台所测量的生物力学数据可作为肩关节功能评价的重要指标。

Description

一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台

技术领域

本发明属于体外关节生物力学实验领域，特别是涉及一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台。

背景技术

肩关节是人体最灵活的、运动学最为复杂的关节，可作屈、伸、外展、内收、外旋、内旋和环转多轴性运动。研究表明，同下肢髋关节比较，肩关节的运动幅度较大，但稳定性差。肩关节包裹有大量肌肉，这些肌肉对维护肩关节的稳定性有重要意义。肩袖撕裂是肩关节的一种较为严重的损伤，将造成关节囊在前后方向的失稳。肩袖修复手术有助于改善受损肩关节的功能。不同的修复手段对手术效果的影响差别可以通过体外肩关节的功能检测进行量化评估。功能参数变量包括盂肱关节面压力、肩峰接触压力、肱骨头囊内位移、关节运动范围等。体外的肩关节在符合生理学状态的条件下被装配在模拟检测平台上，并施加仿生的肌肉力牵引肱骨运动，与此同时，关节囊功能评价参数被相应的传感器测量。

中国发明专利公开号：CN205262846U，名称：一种并联仿生肩关节力学测试实验平台，主要由动平台、定平台、三条力感应旁支链、一条力感应中间支链和一台便携式超级应变仪组成。该发明为基于并联机构的仿生肩关节机构，虽然其可完成仿生肩关节机构的静力学和动力学模拟，但由于机械结构的仿生肩关节与实际人体的肩关节结构相差巨大，是极大简化的肩关节，无法进行生物力学的实验。而且该实验平台所做的功能模拟仅可做应力应变的测量，检测功能单一。实际上，到目前为止，国内还没有能够多参数检测人体标本体外肩关节功能的实验平台。

体外肩关节运动模拟器的应用能够进一步提高人们对肩关节生物力学的认识。肩关节生物力学知识对于理解肩关节的病理是必要的，这也有利于开发手术修复策略。

发明内容

本发明的目的在于满足国内人体体外肩关节生物力学研究的需求，克服上述现有技术的不足，设计提供一种仿生的、多参数测量的生物力学综合实验平台。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台，主要由支架单元、基座单元、肩胛骨固定及肌肉加载单元、肱骨夹持及旋转测量单元、肱骨运动引导弧架和肱骨头位移检测单元六个部分组成。其中，支架单元用于支撑整个实验平台，基座单元和肱骨运动引导弧架直接与支架单元装配连接；基座单元与肩胛骨固定及肌肉加载单元以铰链方式连接，用于调节肩胛骨固定及肌肉加载单元的相位姿态；肩胛骨固定及肌肉加载单元兼具固定体外肩胛骨和布置仿生肌力系统的功能；肱骨夹持及旋转测量单元用于检测肱骨在仿生肌力加载条件下施以一定的扭矩能达到的极限位置；肱骨运动引导弧架的滑槽与肱骨夹具末端的滑块配合，用于引导肱骨末端的运动；肱骨头位移检测单元用于检测肱骨头在加载提升力后在关节盂内的移动轨迹。

优选地，所述支架单元主要由框架、竖直支撑件、上滑轨安装板、平台安装板和下滑轨安装板组成。框架分为前后两层，竖直支撑件左右对称地栓接在框架塥断处的横梁上。框架前层空间大，方便实验人员在其中操作；框架后层用于放置驱动系统。上滑轨安装板、平台安装板和下滑轨安装板从上往下依次栓接在竖直支撑件上。

优选地，所述基座单元主要由平台、方形立柱、静T型座、带座轴承、T座转轴和动T型座组成。平台通过螺栓连接在支架的平台安装角铁上，方形立柱以螺纹连接于平台，静T型座通过螺纹连接于方形立柱，带座轴承安装在静T型座上，T座转轴穿过带座轴承并被带座轴承的锁紧螺钉锁紧，动T型座通过平键与T座转轴连接。肩胛骨的相位由静T型座、T座转轴和动T型座构成的转动副来调节。另外，动T型座上加工有若干个用于定位的通孔，静T型座上加工有一个能与动T型座上定位孔对应的通孔，即可用一根销轴同时穿过分别位于静T型座和动T型座的孔，用于固定动T型座的相位。

优选地，所述肩胛骨固定及肌肉加载单元主要由过渡圆盘、带槽圆盘、推杆杆端承载杆、推杆杆端承载板、肌肉承载杆、肌肉导杆、十字夹座、人体体外肩关节标本(包括肩胛骨、锁骨和从中下部横切截断的肱骨)、绳索、肩胛骨夹板、拉力传感器、螺纹连接套、直线推杆、锁骨夹具、锁骨固定承载杆、多维力传感器组成。过渡圆盘与动T型座相连，带槽圆盘与过渡圆盘相连，多维力传感器安装在带槽圆盘上。肩胛骨夹板用螺钉连接于多维力传感器的安装面板上，肩胛骨被三个螺栓配合特大号垫片固定在肩胛骨夹板上。锁骨被插入锁骨夹具，并在夹具外圈拧上螺钉将锁骨锁紧。锁骨固定承载杆的一端与锁骨夹具相连，另一端与带槽圆盘连接。线性推杆被安装在带槽圆盘上，拉力传感器通过螺纹连接套与线性推杆杆端相连。推杆杆端承载杆一端固定在带槽圆盘上，另一端装有推杆杆端承载板，板上加工有若干导向孔，导向孔与线性推杆一一对应。各个肌肉承载杆的一端连接在带槽圆盘上，可在带槽圆盘的环型槽内改变装配位置，承载杆的另一端通过十字夹座与肌肉导杆正交相连。因此，导杆相对于承载杆可作四自由度的位置调节，同时，承载杆可在带槽圆盘的环型槽中移动，故导杆共有五个自由度(三个移动副，两个转动副)的位置调节。肌肉承载板分别与肌肉导杆相连，故承载板与导杆的可调节自由度一致。绳索一端与线性推杆杆端的拉力传感器相连，穿过推杆杆端承载板和各个肌肉群的承载板上的导向孔，另一端与肱骨上各个肌肉群或肌腱对应的生理位置相连。线性推杆提供仿生肌肉拉力，拉力传感器反馈实际拉力，形成力闭环，准确实现仿生力加载过程。力加载后，通过多维力传感器测得盂肱关节面压力，同时利用放置在肩峰下关节间隙的薄膜压力感测片测量受压面积和最大压强。

优选地，所述肱骨夹持及旋转测量单元主要由肱二头肌承载板、肱骨夹具、线性推杆安装环、螺杆、加长螺母、轴承内套、轴承端盖、轴承、轴承外套、联轴器、编码器安装架、角度编码器、弧上滑块(包括滑块滚子、滑块组成板、滑块组成块)、调整套、迷你线性推杆、迷你螺纹连接套、绳索和拉力传感器组成。滑块滚子通过螺钉连接在滑块组成板上，滑块滚子与滑块组成板之间有垫片隔开，两片滑块组成板通过螺钉分别连接在滑块组成块的两侧。肱骨夹具通过锁紧螺钉与肱骨固连且两者轴线近似重合。肱二头肌承载板装在肱骨夹具大端端面上。拉力传感器通过迷你螺纹连接套与迷你线性推杆相连。迷你线性推杆装在线性推杆安装环上，线性推杆安装环与肱骨夹具的环状面通过螺钉连接。两只迷你线性推杆配合绳索分别模拟肱二头肌的长头和短头，其实际拉力由拉力传感器反馈至计算机，形成力闭环的加载系统。螺杆从肱骨夹具的小端螺纹孔拧入，并插入肱骨内侧，强化肱骨与肱骨夹具的连接。同时，肱骨夹具小端拧有锁紧螺钉防止螺杆工作时发生相对于肱骨夹具的转动。加长螺母拧在螺杆上，并用螺钉锁紧，避免加长螺母与螺杆发生相对转动。轴承内套通过锁紧螺钉固定在螺杆上，轴承内圈过盈配合地安装在轴承内套柱面上，轴承外圈与轴承外套过盈配合安装，端盖装在轴承外套端面上，并压住轴承外圈防止其轴向窜动。轴承外套同时通过螺栓与弧上滑块连接，螺栓上装有调整套使得轴承外套与滑块保持一定的间距，以适应角度编码器与弧上滑块的装配位置关系。编码器安装架通过螺栓连接于弧上滑块，角度编码器安装在编码器安装架上。角度编码器的轴端通过联轴器与螺杆尾端相连。测量肱骨内、外旋角度时，在加长螺母处施加一定大小的扭矩使得肱骨旋转至极限位置，同时，角度编码器测得肱骨的内、外旋角度。

优选地，所述肱骨运动引导弧架主要由直线滑轨、直线滑块、滑块安装板、限位块、弧架安装条、弧架转轴、弧架带座轴承、夹座和半圆滑轨组成。其中，半圆滑轨两侧加工有环形滑槽。弧上滑块装配在半圆滑轨上，滑块滚子在半圆滑轨的环形滑槽内运动，引导肱骨的外展、内收。半圆滑轨的两端分别装在上下两个夹座上。夹座通过键连接装在弧架转轴的一端，弧架转轴的另一端穿过弧架带座轴承内圈并被其锁紧螺钉固定。弧架带座轴承装在弧架安装条一端，弧架安装条的另一端端面上装有限位块，防止直线滑轨脱轨。半圆滑轨两端的弧架安装条分别装在上下两组二自由度的直线滑台上。直线滑台有上下两层滑道，第一层滑道有两根直线滑轨，每根滑轨上分别装有两只滑块。第一层滑道的四只滑块分别装在滑块安装板的一面，另一面装有第二层的两只滑块，一根直线滑轨穿过这两只滑块的导孔，并装配在弧架安装条上。由此可知，肱骨运动引导弧架共具有三个自由度(两个移动副，一个转动副)，引导肱骨位姿的调整。

优选地，所述肱骨头位移检测单元主要由三维坐标测量仪、测量仪安装座和G字夹组成。三维数字化仪的底座与数字化仪安装座连接，G字夹将数字化仪安装座夹持固定在平台上。三维坐标测量仪具有六自由度位移的测量能力，此处利用其末端感测头高精度的空间位置感知能力测量肱骨头在加载运动时在关节盂内的位置变化。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台可根据实验要求提供不同的肩关节标本静态空间姿态固定，与夹具配合，能够进行盂肱关节三自由度和肩胛骨一个自由度的静态相位调整。

2、本发明提供的一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台具有仿生肌力自动加载系统，该系统由伺服控制硬件和方便人机交互的软件组成，提供了肩关节各肌肉群的仿生肌力。在微机控制下对肩关节标本施加仿生肌力，可实现肩关节多自由度的仿生主动运动，而不是在外在机构的辅助下被动动作。

3、本发明提供的一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台提供了多参数测量的数据采集系统，该系统由数据采集硬件和方便人机交互的软件组成。其中，反应力感受装置(多维力传感器、薄膜压力感测片)能够检测盂肱关节面以及肩峰下关节间隙所承受的压力或压强；位移检测装置(三维坐标测量仪、角度编码器)能够测量肱骨六自由度的位移。该实验平台所测量的这些生物力学数据可作为肩关节功能的评价指标。

附图说明

图1是本发明一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台整体示意图。

图2是本发明一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台支架单元示意图。

图3是本发明一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台基座单元示意图。

图4、图5是本发明一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台肩胛骨固定及肌肉加载单元示意图。

图6是本发明一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台肱骨夹持及旋转测量单元示意图。

图7是本发明一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台肱骨运动引导弧架示意图。

图8是本发明一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台肱骨头位移检测单元示意图。

图中标号：1-支架单元，2-基座单元，3-肩胛骨固定及肌肉加载单元，4-肱骨夹持及旋转测量单元，5-肱骨运动引导弧架，6-肱骨头位移检测单元

101-铝型材框架，102-竖直支撑角铁，103-上滑轨安装角铁，104-平台安装角铁，1050下滑轨安装角铁

201-平台，202-方形立柱，203-静T型座，204-带座轴承，205-T座转轴，206-动T型座

301-过渡圆盘,302-带槽圆盘，303-推杆杆端承载杆，304-推杆杆端承载板，305-冈上肌承载杆，306-冈上肌导杆，307-十字夹座，308-冈上肌承载板，309-肩胛骨，3010-锁骨，3011-肱骨，3012-三角肌承载杆，3013-三角肌导杆，3014-三角肌承载板，3015-绳索，3016-背面肌承载板，3017-背面肌导杆，3018-背面肌承载杆，3019-肩胛骨夹板，3020-拉力传感器，3021-螺纹连接套，3022-气动推杆，3023-锁骨夹具，3024-锁骨固定承载杆，3025-六维力传感器，3026-前面肌承载杆，3027-前面肌导杆，3028-前面肌承载板

401-肱二头肌承载板，402-肱骨夹具，403-气动推杆安装环，404-螺杆，405-加长螺母，406-轴承内套，407-轴承端盖，408-轴承，409-轴承外套，4010-联轴器，4011-编码器安装架，4012-角度编码器，4013-滑块滚子，4014-滑块组成板，4015-滑块组成块,4016-调整套，4017-迷你气动推杆，4018-迷你螺纹连接套

501-直线滑轨，502-直线滑块，503-滑块安装板，504-限位块，505-弧架安装条，506-弧架转轴，507-弧架带座轴承，508-夹座，509-半圆滑轨

601-三维数字化，602-数字化仪安装座，603-G字夹

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台，主要由支架单元1、基座单元2、肩胛骨固定及肌肉加载单元3、肱骨夹持及旋转测量单元4、肱骨运动引导弧架5和肱骨头位移检测单元6共六个部分组成。

如图1、图2所示，支架单元1主要由多根铝型材通过角件配合螺钉连接搭建而成的铝型材框架101、竖直支撑角铁102、上滑轨安装角铁103、平台安装角铁104和下滑轨安装角铁105组成。铝型材框架101分为前后两层，竖直支撑角铁102左右对称地栓接在铝型材框架101塥断处的横梁上。上滑轨安装角铁103、平台安装角铁104和下滑轨安装角铁105从上往下依次栓接在竖直支撑角铁102上。

如图1、图2、图3所示，基座单元主要由平台201、方形立柱202、静T型座203、带座轴承204、T座转轴205和动T型座206组成。平台201通过螺栓连接在支架单元1的平台安装角铁104上，方形立柱202以螺纹连接于平台201，静T型座203通过螺纹连接于方形立柱202，带座轴承204安装在静T型座203上，T座转轴205穿过带座轴承204并被带座轴承204的锁紧螺钉锁紧，动T型座206通过平键与T座转轴205连接。肩胛骨的相位由静T型座203、T座转轴205和动T型座206构成的转动副来调节。另外，动T型座206上加工有若干个用于定位的通孔，静T型座203上加工有一个能与动T型座206上定位孔对应的通孔，即可用一根销轴同时穿过分别位于静T型座203和动T型座206的孔，用于固定动T型座206的相位。

如图1、图3、图4、图5所示，肩胛骨固定及肌肉加载单元主要由过渡圆盘301、带槽圆盘302、推杆杆端承载杆303、推杆杆端承载板304、冈上肌承载杆305、冈上肌导杆306、十字夹座307、冈上肌承载板308、人体体外肩关节标本(包括肩胛骨309、锁骨3010和从中下部横切截断的肱骨3011)、三角肌承载杆3012、三角肌导杆3013、三角肌承载板3014、绳索3015、背面肌承载板3016、背面肌导杆3017、背面肌承载杆3018、肩胛骨夹板3019、拉力传感器3020、螺纹连接套3021、气动推杆3022、锁骨夹具3023、锁骨固定承载杆3024、六维力传感器3025、前面肌承载杆3026、前面肌导杆3027和前面肌承载板3028组成。过渡圆盘301与动T型座206相连，带槽圆盘302与过渡圆盘301相连，六维力传感器3025安装在带槽圆盘302上。肩胛骨夹板3019用螺钉连接于六维力传感器3025的安装面板上，肩胛骨309被三个螺栓配合特大号垫片固定在肩胛骨夹板3019上。锁骨3010被插入锁骨夹具3023，并在锁骨夹具3023外圈拧上螺钉将锁骨3010锁紧。锁骨固定承载杆3024的一端与锁骨夹具3023相连，另一端与带槽圆盘302连接。气动推杆3022被安装在带槽圆盘302上，拉力传感器3020通过螺纹连接套3021与气动推杆3022杆端相连。推杆杆端承载杆303一端固定在带槽圆盘302上，一端装有推杆杆端承载板304，板上加工有若干导向孔，导向孔与气动推杆3022一一对应。冈上肌承载杆305、三角肌承载杆3012、背面肌承载杆3018和前面肌承载杆3018的一端分别连接在带槽圆盘302上，可在带槽圆盘302的环型槽内改变装配位置，承载杆的另一端通过十字夹座307分别与冈上肌导杆306、三角肌导杆3013、背面肌导杆3017和前面肌导杆3027正交相连。因此，导杆相对于承载杆可作四自由度的位置调节，同时，承载杆可在带槽圆盘的环型槽中移动，故导杆共有五个自由度(三个移动副，两个转动副)的位置调节。冈上肌承载板308、三角肌承载板3014、背面肌承载板3016和前面肌承载板3028分别与冈上肌导杆306、三角肌导杆3013、背面肌导杆3017和前面肌导杆3027相连。故承载板与导杆的可调节自由度一致。绳索3015一端与气动推杆3022杆端的拉力传感器3020相连，穿过推杆杆端承载板304和各个肌肉群的承载板(冈上肌承载板308、三角肌承载板3014、背面肌承载板3016和前面肌承载板3028)上的导向孔，另一端与肱骨各个肌肉群对应位置相连。气动推杆3022提供仿生肌肉拉力，拉力传感器3020反馈实际拉力，形成力闭环，准确实现仿生力加载过程。力加载时，通过六维力传感器3025测得盂肱关节面压力，同时利用放置在肩峰下关节间隙的薄膜压力感测片测量受压面积和最大压强。

如图1、图4、图5、图6所示，肱骨夹持及旋转测量单元主要由肱二头肌承载板401、肱骨夹具402、气动推杆安装环403、螺杆404、加长螺母405、轴承内套406、轴承端盖407、轴承408、轴承外套409、联轴器4010、编码器安装架4011、角度编码器4012、弧上滑块(包括滑块滚子4013、滑块组成板4014、滑块组成块4015)、调整套4016、迷你气动推杆4017、迷你螺纹连接套4018、绳索3015和拉力传感器3020组成。滑块滚子4013通过螺钉连接在滑块组成板4014上，滑块滚子4013内圈与滑块组成板4014之间有垫片隔开，两片滑块组成板4014通过螺钉分别连接在滑块组成块4015的两侧。肱骨夹具402通过锁紧螺钉与肱骨3011固连且两者轴线近似重合。肱二头肌承载板401装在肱骨夹具402大端端面上。拉力传感器3020通过迷你螺纹连接套4018与迷你气动推杆4017相连。迷你气动推杆4017装在气动推杆安装环403上，气动推杆安装环403与肱骨夹具402的环状面通过螺钉连接。两只迷你气动推杆4017配合绳索3015分别模拟肱二头肌的长头和短头，其实际拉力由拉力传感器3020反馈至计算机，形成力闭环的加载系统。螺杆从肱骨夹具402的小端螺纹孔拧入，并插入肱骨3011内侧，强化肱骨3011与肱骨夹具402的连接。同时，肱骨夹具402小端拧有锁紧螺钉防止螺杆工作时发生相对于肱骨夹具的转动。加长螺母405拧在螺杆404上，并用螺钉锁紧，避免加长螺母405与螺杆404发生相对转动。轴承内套406通过锁紧螺钉固定在螺杆404上，轴承内圈过盈配合地安装在轴承内套406柱面上，轴承408外圈与轴承外套409过盈配合安装，轴承端盖407装在轴承外套408端面上，并压住轴承408外圈防止其轴向窜动。轴承外套409同时通过螺栓与弧上滑块连接，螺栓上装有调整套使得轴承外套408与滑块保持一定的间距，以适应角度编码器4012与弧上滑块的装配位置关系。编码器4012安装架通过螺栓连接于弧上滑块，角度编码器4012安装在编码器安装架4011上。角度编码器4012的轴端通过联轴器4010与螺杆404尾端相连。测量肱骨内、外旋角度时，在加长螺母405处通过扭矩扳手施加一定大小的扭矩使得肱骨旋转至极限位置，同时，角度编码器4012测得肱骨的内、外旋角度值。

如图1、图6、图7所示，肱骨运动引导弧架主要由直线滑轨501、直线滑块502、滑块安装板503、限位块504、弧架安装条505、弧架转轴506、弧架带座轴承507、夹座508和半圆滑轨509组成。其中，半圆滑轨509两侧加工有环形滑槽。弧上滑块装配在半圆滑轨509上，滑块滚子4013在半圆滑轨509的环形滑槽内运动，引导肱骨的外展、内收。半圆滑轨509的两端分别装在上下两个夹座508上。夹座509通过键连接装在弧架转轴506的一端，弧架转轴506的另一端穿过弧架带座轴承507内圈并被其锁紧螺钉固定。弧架带座轴承507装在弧架安装条505一端，弧架安装条505的另一端端面上装有限位块504，防止直线滑轨501脱轨。半圆滑轨509两端的弧架安装条505分别装在上下两组二自由度的直线滑台上。直线滑台有上下两层滑道，第一层滑道有两根直线滑轨501，每根滑轨上分别装有两只滑块。第一层滑道的四只滑块分别装在滑块安装板503的一面，另一面装有第二层的两只滑块，一根直线滑轨501穿过这两只滑块的导孔，并装配在弧架安装条505上。由此可知，肱骨运动引导弧架共有三个自由度(两个移动副，一个转动副)，引导肱骨位姿的调整。

如图1、图3、图8所示，肱骨头位移检测单元主要由三维数字化601、数字化仪安装座602和G字夹603组成。三维数字化仪601的底座与数字化仪安装座602连接，G字夹603将数字化仪安装座602夹持固定在平台201上。三维数字化仪601具有六个自由度位移的测量能力，此处利用其末端感测头高精度的空间位置感知能力测量肱骨头在加载运动时在关节盂内的位置变化。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台，其特征在于：包括支架单元、基座单元、肩胛骨固定及肌肉加载单元、肱骨夹持及旋转测量单元、肱骨运动引导弧架单元和肱骨头位移检测单元，其中，所述的基座单元和所述的肱骨运动引导弧架单元直接与所述的支架单元装配连接，所述的基座单元与所述的肩胛骨固定及肌肉加载单元以铰链方式连接，所述的肱骨运动引导弧架单元与所述的所述的肩胛骨固定及肌肉加载单元连接，所述的肱骨夹持及旋转测量单元与所述的肩胛骨及肌肉加载单元相连，所述的肱骨头位移检测单元固定在所述的基座单元上。

2.根据权利要求1所述的体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台，其特征在于，所述支架单元包括框架、两个竖直支撑件、上滑轨安装板、平台安装板和下滑轨安装板组成，所述的框架被塥断处的横梁分为前后两层，两个竖直支撑件左右对称地栓接在的所述的横梁上，所述的上滑轨安装板、平台安装板和下滑轨安装板从上往下依次栓接在两个竖直支撑件上。

3.根据权利要求2所述的体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台，其特征在于，所述基座单元包括平台、方形立柱、静T型座、带座轴承、T座转轴和动T型座，所述的平台连接在支架单元的所述的平台安装板上，所述的方形立柱连接于平台上，所述的静T型座连接于所述的方形立柱上，所述的带座轴承安装于所述的静T型座上，所述的T座转轴穿过所述的带座轴承并被所述的带座轴承上的锁紧螺钉锁紧，所述的动T型座通过平键与所述的T座转轴连接，所述的动T型座上加工设有多个用于定位的通孔，所述的静T型座上设有有一个能与所述的动T型座上定位孔通过销轴固定的对应的通孔。

4.根据权利要求3所述的体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台，其特征在于，所述肩胛骨固定及肌肉加载单元包括过渡圆盘、带槽圆盘、推杆杆端承载杆、推杆杆端承载板、多个肌肉承载杆、肌肉导杆、十字夹座、绳索、肩胛骨夹板、拉力传感器、螺纹连接套、线性推杆、锁骨夹具、锁骨固定承载杆、多维力传感器，所述的过渡圆盘与所述的动T型座相连，所述的带槽圆盘与所述的过渡圆盘相连，所述的多维力传感器安装在所述的带槽圆盘上，所述的肩胛骨夹板用螺钉连接于所述的多维力传感器的安装面板上，人体体外肩关节标本的肩胛骨部分被固定在所述的肩胛骨夹板上，锁骨部分被插入所述的锁骨夹具，所述的锁骨固定承载杆的一端与所述的锁骨夹具相连，另一端与所述的带槽圆盘连接，所述的线性推杆被安装在所述的带槽圆盘上，所述的拉力传感器与所述的线性推杆杆端相连，所述的推杆杆端承载杆一端固定在所述的带槽圆盘上，所述的推杆杆端承载杆另一端装有所述的推杆杆端承载板，所述的推杆杆端承载板上加工有多个导向孔，所述的导向孔与线性推杆一一对应，多个肌肉承载杆的一端连接在所述的带槽圆盘上，所述的多个肌肉承载杆的另一端通过十字夹座与肌肉导杆正交相连，所述的肌肉承载杆在所述的带槽圆盘的环型槽中移动。

5.根据权利要求4所述的体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台，其特征在于，所述肱骨夹持及旋转测量单元包括肱二头肌承载板、肱骨夹具、线性推杆安装环、螺杆、加长螺母、轴承内套、轴承端盖、轴承、轴承外套、联轴器、编码器安装架、角度编码器、弧上滑块、调整套、迷你线性推杆、迷你螺纹连接套，其中，所述的弧上滑块包括滑块滚子、两块滑块组成板、滑块组成块，所述的滑块滚子通过螺钉连接在所述的滑块组成板上，所述的滑块滚子与所述的滑块组成板之间有垫片隔开，两片滑块组成板通过螺钉分别连接在滑块组成块的两侧，所述的肱骨夹具通过锁紧螺钉与人体体外肩关节标本的肱骨部分固连且两者轴线近似重合，所述的肱二头肌承载板装在所述的肱骨夹具大端端面上，所述的拉力传感器通过所述的迷你螺纹连接套与所述的迷你线性推杆相连，所述的迷你线性推杆装在线性推杆安装环上，所述的线性推杆安装环与所述的肱骨夹具的环状面连接，所述的螺杆从所述的肱骨夹具的小端螺纹孔拧入，并插入肱骨部分内侧，所述的肱骨夹具小端拧有锁紧螺钉，所述的加长螺母拧在所述的螺杆上，所述的轴承内套固定在所述的螺杆上，所述的轴承内套柱面过盈配合安装有轴承内圈，所述的轴承外套过盈配合安装有轴承外圈，所述的轴承端盖装在所述的轴承外套端面上，并压住所述的轴承外圈防止其轴向窜动，所述的轴承外套同时通过螺栓与所述的弧上滑块连接，所述的螺栓上装有调整套使得轴承外套与滑块保持一定的间距，所述的编码器安装架与所述的弧上滑块连接，所述的角度编码器安装在所述的编码器安装架上，所述的角度编码器的轴端通过所述的联轴器与所述的螺杆尾端相连。

6.根据权利要求5所述的体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台，其特征在于，所述肱骨运动引导弧架包括多根直线滑轨、至少两组直线滑块、滑块安装板、限位块、弧架安装条、弧架转轴、弧架带座轴承、上夹座、下夹座和半圆滑轨组成，所述的半圆滑轨两侧加工有环形滑槽，所述的弧上滑块装配在所述的半圆滑轨上，所述的滑块滚子在所述的环形滑槽内运动，所述的，所述的半圆滑轨的两端分别装在所述上夹座和下夹座上，所述上夹座和下夹座上通过键连接装在所述的弧架转轴的一端，所述的弧架转轴的另一端穿过所述的弧架带座轴承的内圈并被其锁紧螺钉固定，所述的弧架带座轴承装在所述的弧架安装条一端，弧架安装条的另一端端面上装有限位块，所述的半圆滑轨两端的弧架安装条分别装在至少两组直线滑台上，至少两组直线滑台有上下两层滑道，第一层滑道有两根直线滑轨，每根滑轨上分别装有两只滑块，第一层滑道的所述两只滑块分别装在滑块安装板的一面，另一面装有第二层的两只滑块，一根直线滑轨穿过这两只滑块的导孔，并装配在所述的弧架安装条上。

7.根据权利要求6所述的一种体外肩关节仿生力加载及其功能检测实验平台，其特征在于，肱骨头位移检测单元包括三维数字化仪、数字化仪安装座和G字夹，所述的三维数字化仪的底座与所述的数字化仪安装座连接，G字夹将数字化仪安装座夹持固定在平台上。