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智能助力型髋离断假肢设计与实验验证
编辑人员丨2天前
目的:设计一种新型智能助力型髋离断假肢，并采用实验验证其运动学表现。方法:采用基于远程运动中心机构的双平行四连杆构型设计假肢主体，采用串联弹性驱动器为假肢提供外源动力，并采用拮抗扭簧结构实现髋关节屈曲和伸展双向储能助力。建立了基于阻抗控制的假肢控制系统方案，通过设置辅助力场以弥补假肢关节实际角度与目标角度之间的偏差，进而实现假肢助力功能。最后以传统型髋离断假肢为对照，测试正常人穿戴新型智能助力型髋离断假肢的整体性能。结果:新型智能助力型髋离断假肢的髋关节角度曲线与正常人的拟合优度为86%，比传统型髋离断假肢（72%）高出14%；新型智能助力型髋离断假肢的健侧角度与正常人的的拟合优度为94%，与传统型髋离断假肢持平。结论:设计了一种新型智能助力型髋离断假肢，实现了假肢辅助运动的功能。
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编辑人员丨2天前
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一种动力型髋离断假肢控制系统研究
编辑人员丨2天前
目的:探讨一种动力型髋离断假肢控制方法提升佩戴者步态对称性的可行性。方法:通过九轴姿态传感器采集健康人体下肢步态运动学信息，使用BP神经网络建立穿戴髋离断假肢截肢者健侧-假肢侧运动学映射模型。将截肢者健侧腿的运动学信息实时传入该映射模型，生成髋离断假肢运动的目标轨迹，结合下肢假肢动力学模型，通过PID算法控制髋离断假肢电机运动，实现截肢者的实时步态分析和假肢的实时控制。记录截肢者穿戴动力髋离断假肢行走实验中的步长、步频及最大髋关节角度等数据，并结合步态对称性指标S Ⅰ、R Ⅰ、R Ⅱ对假肢控制效果进行评估。 结果:BP神经网络建立的截肢者健侧和假肢侧的运动学映射模型，综合关联度达到98.7%。相对于传统髋离断假肢，动力髋离断假肢髋关节的最大屈曲角度提升了105.5%，截肢者的步态对称性指标S Ⅰ和R Ⅱ分别提升了74.2%和72.2%。 结论:动力型髋离断假肢控制系统能提高假肢穿戴者的步态对称性。
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编辑人员丨2天前
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基于远程运动中心机构的动力髋离断假肢的设计与仿真
编辑人员丨2023/8/5
传统髋离断假肢转动中心常置于接受腔前下方而与健康侧髋关节转动中心位置不对称,导致假肢运动与健康下肢运动对称性差;且多数为被动关节,需要依靠截肢者代偿提髋动作实现假肢运动,同样的行走运动相比正常人需要多消耗2～3倍的能量.本文提出一种基于远程运动中心(RCM)机构的动力髋离断假肢(HDPs).采用双平行四边形设计方法,以机构的最小尺寸为目标,利用遗传算法进行尺寸优化,实现了假肢旋转中心与健康侧下肢旋转中心相对称;通过分析人体行走过程中髋关节力矩和角度关系曲线,控制系统镜像健康侧下肢运动参数,利用并联驱动器系统为假肢提供助力.在建立的SolidWorks、ADAMS虚拟样机联合仿真平台上进行髋离断假肢的运动仿真并得到变化曲线,通过与健康下肢、传统假肢量化对比,分析设计方案的科学性.结果 显示,本设计能够实现预期的效果,设计方案具有可行性.
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编辑人员丨2023/8/5
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一种新型髋离断外动力假肢的设计方法
编辑人员丨2023/8/5
为解决当前髋离断假肢在使用过程中存在的步态不对称问题,本研究提出了一种新型髋离断外动力假肢的设计方法.基于理论模型分析了造成假肢使用者步态不对称的原因,采用双平行四边形连杆机构将假肢的旋转中心定位在患者残肢髋臼,并依靠电机提供曲髋过程中的动力补偿.实验结果表明,患者佩戴传统髋离断假肢确实存在步态不对称问题,而该新型假肢髋关节角度变化更接近健侧髋关节角度的周期变化.该研究证实了提高髋离断假肢旋转轴心与健侧旋转轴心重合度是提高假肢使用者步态对称的关键,对提高佩戴髋离断假肢使用者的生活质量有重要意义.
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编辑人员丨2023/8/5
