發(fā)布時(shí)間：2025-05-08 05:53

　　交通事故以及自然災(zāi)害的頻發(fā)造成截肢患者的數(shù)量大幅增加,但目前的醫(yī)療技術(shù)尚不能使肢體再生,因此,安裝假肢就成了截肢患者恢復(fù)行走功能的唯一手段。假肢膝關(guān)節(jié)是下肢假肢最重要的功能部件。相較于采用氣壓式和液壓式阻尼器的假肢膝關(guān)節(jié),磁流變阻尼假肢膝關(guān)節(jié)具備阻尼可控、能耗低、對(duì)外界激勵(lì)響應(yīng)快等特點(diǎn),已成為假肢膝關(guān)節(jié)研究的熱點(diǎn)方向之一。但現(xiàn)有的磁流變阻尼假肢膝關(guān)節(jié)多采用單軸結(jié)構(gòu),并且使用的阻尼器多是工業(yè)化的產(chǎn)品,無(wú)法保證人體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的步態(tài)仿生性和舒適性。因此,研制一種具有良好運(yùn)動(dòng)步態(tài)且自主適應(yīng)能力強(qiáng)的假肢膝關(guān)節(jié)具有重要的學(xué)術(shù)意義及實(shí)用價(jià)值。本文基于人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的步態(tài)特征,設(shè)計(jì)了一種用于下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)的裝置。獲得了人體在進(jìn)行平地行走、上下樓梯和上下斜坡等五種步態(tài)時(shí)各關(guān)節(jié)的屈曲角度。繪制了人體下肢運(yùn)動(dòng)棍棒圖和步態(tài)周期圖,并分析了人體下肢關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,為假肢膝關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與控制提供理論支撐。根據(jù)對(duì)膝關(guān)節(jié)瞬心軌跡與穩(wěn)定性的研究,選用雙搖桿作為假肢膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),并確定了雙搖桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)型以及尺寸;同時(shí)以體積小、能耗低為優(yōu)化目標(biāo),采用多目標(biāo)遺傳算法得到了磁流變阻尼假肢膝關(guān)節(jié)中所使用的磁流變阻尼器的結(jié)...

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.2冰島大學(xué)研制的旋轉(zhuǎn)型假肢膝關(guān)節(jié)

2006年,冰島大學(xué)的ETThorarinsson[26]公開(kāi)了一種由先進(jìn)傳感器和MR阻尼器技術(shù)協(xié)同作用的假肢膝關(guān)節(jié)裝置,膝關(guān)節(jié)的爆炸圖如圖1.2所示。該膝關(guān)節(jié)由一個(gè)中心固定的磁芯與一對(duì)可旋轉(zhuǎn)的葉片通過(guò)同軸方式連接。固定磁芯和旋轉(zhuǎn)葉片均是由軟磁性材料制成的,它在線圈周?chē)鷦?chuàng)建了....

圖1.3 Chen等人研制的旋轉(zhuǎn)型輔助膝關(guān)節(jié)

2001年,Jung-HoonKim和Jun-HoOh[28]等人公布了第一個(gè)磁流變阻尼假肢膝關(guān)節(jié)功能原型。與旋轉(zhuǎn)型假肢膝關(guān)節(jié)不同,它利用的是磁流變液在剪切模式下的工作原理。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)磁流變阻尼器,并將其作為力矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)研發(fā)了單軸假肢膝關(guān)節(jié)。同年,美國(guó)Lord公司的J.....

圖1.4 Lord公司合作研發(fā)的單軸假肢膝關(guān)節(jié)

圖1.3Chen等人研制的旋轉(zhuǎn)型輔助膝關(guān)節(jié)進(jìn)入20世紀(jì)10年代,隨著對(duì)磁流變液材料研究工作的深入,磁流變阻尼假肢膝關(guān)節(jié)在材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方面都迎來(lái)了獨(dú)一無(wú)二的發(fā)展�？死松髮W(xué)MichaelR.Tucker[30]于2010年提出了一種基于被動(dòng)阻尼和磁流變阻尼器運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的下....

圖1.5 Tucker提出的半主動(dòng)輔助膝關(guān)節(jié)

2011瑞士蘇黎世聯(lián)邦技術(shù)研究所(ETHZ)[31]開(kāi)發(fā)了一種基于肌電控制的對(duì)稱(chēng)型半主動(dòng)MR假肢膝關(guān)節(jié)。假肢膝關(guān)節(jié)所施加阻力的大小是利用路徑跟蹤和對(duì)側(cè)腿上傳感器的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算而來(lái)的,該研究著力于解決假肢膝關(guān)節(jié)兩側(cè)步態(tài)不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。2012年BuleaTC等[32]將一個(gè)單桿....

本文編號(hào)：4044425