發(fā)布時間：2017-06-01 06:07

  本文關鍵詞：基于磁流變阻尼器的J型假肢阻尼緩沖分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著社會與科技的發(fā)展，人們對殘體（尤其是下肢殘缺）人運動的連續(xù)性和敏捷性提出越來越高的要求，牢固、穩(wěn)健、舒適的假肢是滿足該需求的首選方案，且仿生假肢研究一直是擬人機器人與康復假肢研究的重要課題之一。近幾年，仿生假肢結構研究取得顯著成績，但大多都從材料剛度和運動匹配性出發(fā)，并沒從能量角度入手改善假肢綜合性能。為在保證假肢敏捷性基礎上，提高佩戴者的舒適度，本文提出小型磁流變阻尼器在J型假肢上安裝的方案。通過分析健全下肢結構，以及不同行走狀態(tài)地面反作用力的變化，探究了人體運動過程中下肢彈性剛度和阻尼等參數(shù)復雜的非線性特性，建立了基于磁流變阻尼器J型假肢的力學模型，從理論上驗證該方案的可行性。 首先，，結合解剖學、人體運動生物力學等相關知識，說明人體下肢關節(jié)的緩沖減振機理，以及人體足弓在站立和行走時的儲能作用和多節(jié)段趾骨形成的柔性彎曲儲能結構。在此基礎上構建了人體在不同運動狀態(tài)的可壓縮倒立擺模型。 其次，基于流體力學的知識，對安裝器內的磁流變阻尼器的阻尼特性進行分析研究，并運用“偽剛體”理論對典型的柔順彎曲儲能的J型機構進行數(shù)學建模。 最后，在Matlab環(huán)境下進行數(shù)值計算，對比分析裝有磁流變阻尼器的J型假肢和常用的軟硅橡膠J型假肢在慢走、跑步、跳躍和跑步三種狀態(tài)下的運動情況。計算數(shù)據(jù)表明，安裝磁流變阻尼器的J型假肢在高速運動方面表現(xiàn)出優(yōu)越緩沖減振特性。本研究可為假肢的生產與研究提供參考。
【關鍵詞】：J型假肢 磁流變阻尼器 阻尼緩沖減振 沖擊力
【學位授予單位】：太原科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TB535.1;R318.17
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 概述8-9
• 1.2 仿生物假肢的研究進展9-14
• 1.2.1 木膠假肢10
• 1.2.2 聚胺酯材料假肢10
• 1.2.3 儲能型假肢10-12
• 1.2.4 智能型假肢12-14
• 1.3 課題研究背景14-15
• 1.4 課題研究的意義15-16
• 1.5 本文的主要研究內容16-18
• 第二章 人體下肢的結構及阻尼緩沖原理18-32
• 2.1 概述18
• 2.2 自由下肢骨18-19
• 2.3 下肢的關節(jié)19-23
• 2.3.1 膝關節(jié)20-21
• 2.3.2 踝關節(jié)及韌帶21-22
• 2.3.3 足弓22-23
• 2.4 下肢的骨骼肌23-26
• 2.4.1 肌肉信號的傳遞24
• 2.4.2 表面肌電信號的特征提取24-26
• 2.4.3 表面肌電信號的識別26
• 2.5 人體下肢阻尼緩沖系統(tǒng)模型26-30
• 2.5.1 垂直運動時阻尼緩沖系統(tǒng)模型27-28
• 2.5.2 非垂直運動時阻尼緩沖系統(tǒng)模型28-30
• 2.6 本章小結30-32
• 第三章 基于磁流變阻尼器的 J 型假肢的阻尼特性32-46
• 3.1 磁流變阻尼器的粘滯性阻尼特性32-39
• 3.1.1 磁流變阻尼器的結構及控制原理33
• 3.1.2 磁流變阻尼器的阻尼力33-35
• 3.1.3 磁流變阻尼器的粘滯阻尼系數(shù) c35-39
• 3.2 J 型結構的等效旋轉剛度39-44
• 3.2.1 彈性系數(shù)39-41
• 3.2.2 彎曲靜力方程41-42
• 3.2.3 彎曲結構的物性方程42-44
• 3.3 本章小結44-46
• 第四章 仿真分析及結論46-56
• 4.1 數(shù)據(jù)收集及記錄46-50
• 4.2 系統(tǒng)仿真50-52
• 4.2.1 系統(tǒng)參數(shù)50
• 4.2.2 人行走狀態(tài)的參數(shù)50-51
• 4.2.3 系統(tǒng)仿真51-52
• 4.3 分析及結論52-54
• 4.4 本章小結54-56
• 第五章 結論與展望56-58
• 參考文獻58-64
• 致謝64-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文目錄66-67

【參考文獻】

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本文編號：411842