膝上假肢使用者步态对称性分析

在对膝上假肢使用者健侧和残侧的步态进行检测的基础上，对健、残侧在步态周期内的地面反力、下肢运动和时相对称性进行了对比和分析，时相对称性差是膝上截肢者步态的主要问题。指出了产生时相不对称的原因并对残侧对健侧的影响进行了探讨。由于受残侧的影响，健侧的步态与正常步态相差也很大。所得结论对改进假肢性能、假肢装配和患者的训练有重要意义。

人工智能假肢

智能假肢能够根据外界条件变化和工作要求,自动调整系统参数,比普通假肢具有更好的仿生性和适应性。上肢假肢的智能主要体现在假手抓持物体时对物体形状和力的自适应控制能力;下肢假肢的智能主要体现在膝关节力矩控制和对外界冲击及时反应等能力。

康复工程学的研究与发展

康复工程应包括康复工程学和康复工程产业两个方面。本文论述了康复工程内部以及与其他学科的关系 ,对本世纪后期 ,特别是近20年康复工程学中主要领域的研究与发展状况进行了综述 ,内容包括假肢技术、截瘫助行的原理与方法、功能电刺激、视听功能康复、环境控制系统与护理机器人、人体运动信息检测与临床应用6个方面 。

康复工程中的生物机械学研究

1人机一体化系统与生物机械学 任何机械的工作过程中都离不开与人的关系。早期简单机械必须有人力介入才能完成特定的工作。在有其他动力驱动的系统中，特别是蒸汽机、电动机等动力机械出现后，使简单机械与动力系统组成一个整体。

具有路况识别功能的智能膝上假肢的研究

目的研究智能假肢具有对不同路况适应性的必要性和实现这种功能的关键技术。方法通过人体在不同路况下步行时的步态分析实验数据和所建立的下肢运动的动力学模型 ,得到膝关节力矩函数 ,在自行研制的智能膝上假肢系统中进行实验验证。提出根据大腿肌电信号特征进行路况辨识的智能假肢方法 ,并对上、下坡时部分肌肉肌电信号进行检测。结果在不同路况下 ,膝关节力矩有较大变化 ;上、下坡时部分肌肉肌电信号有明显不同。结论根据肌电信号特征进行路况辨识是可行的 ,所研究的智能假肢系统能实现对小腿运动规律和踝关节运动轨迹的控制 ,达到比较理想的结果。

储能式下肢运动假肢的研究

本文叙述了储能式假肢的特点,在对人体跑步时生物力学分析的基础上,论述了储能式运动假肢的设计原理。文中介绍了由清华大学和中国康复研究中心联合研制的运动假肢。该假肢在试用中取得了突出的效果。此外还介绍了对假肢进行动态性能试验的装置,试验方法及试验结果,与国外同类产品相比,该假肢有良好的储能特性。

储能假肢的原理与临床应用

通过对人体运动的生物力学分析及对储能假肢动态过程的计算机模拟研究，论述了储能假肢的原理。指出储能假肢在动力学方面有更好的仿生特征。这是储能假肢在推动人体前进方面优于传统假肢的特点。根据计算机计算结果还讨论了影响假肢储能性的各种因素。此外还介绍了我国自行研究的储能式小腿运动假肢的临床应用及实验情况．

生物机械学研究在康复工程中的应用

本文介绍了生物机械学及其在与运动功能康复有关的康复工程中的应用。以实例的形式给出了生物机械学在大腿假肢使用者滑倒问题中的生物机械学研究及其应用。康复工程与许多学科有关,其中运动功能康复与生物机械学关联性很强。康复工程中的生物机械学研究包括人体运动的功能模型,人与机械系统的交互原理与方法,人机结合界面,机械与人体功能的相互影响,人机一体化系统的设计与性能评定。这些问题的研究为运动功能康复提供了理论、方法和技术支撑;反之,康复工程又是生物机械学的重要应用领域,康复工程的需求促进生物机械学的发展,并为其提供活力。

从第11届ISPO世界大会看假肢矫形学的新进展

ISPO(国际假肢矫形器学会)第11次世界大会于2004年8月1日至6日在香港国际会展中心召开.大会分为假肢矫形器产品博览会和学术论文报告两个部分.本文将从这两方面的情况来分析假肢矫形学的新进展.

四杆机构运动弹性动力学实验台

机构的运动弹性动力学(Kineto-Elasto-Dynamics简称KED)是近二十年来机构学与机械动力学研究的一个前沿领域。过去,在机构运动学及动力学分析中,均假定所有构件都是刚性的,这在机械运动速度不高、构件刚度较大的情况下是正确的。随着科学技术的发展,尤其是宇航事业的发展,机械运动速度越来越高。

肢体功能代偿装置和环境控制系统的现状与发展(二)

上肢假肢的现状与展望近几年对上肢假肢的研究概括地说主要集中在人工臂及其控制方法的研究,假手机构的研究和上肢假肢功能评价方法等三个方面。 1 人工臂及其控制方法上肢假肢按其发展的时间顺序可分为三个阶级——牵引式、电动式和肌电式,从本质上来说它反映了力源和控制源的演变。

肢体功能代偿装置和环境控制系统的现状与发展(一)

用工程的方法和手段使伤残者康复,促使其功能恢复,重建或代偿是康复工程在康复医学中的主要任务。对由于脑血管意外和脊髓损伤,以及意外损伤造成的肢体伤残者,借助工程手段是主要的,有时甚至是唯一的康复方法。例如对各种原因造成的截肢患者和严重脊髓损伤造成完全性截瘫的患者,他们肢体功能的恢复相代偿将主要依靠工程的方法来实现。

含间隙铰的机械多体系统动力学模型

对四类间隙铰模型(连续接触模型、有限元模型、经典碰撞模型和接触变形模型)进行分析比较,给出了经典碰撞和接触变形模式的含间隙多体系统动力学模型。经典碰撞模式的动力学模型着重考察系统动力学的整体行为,不能预测碰撞过程中铰关节局部接触力的变化历程。接触变形模式的多体系统动力学模型考虑了碰撞体间的法向和切向接触力,以及阻力矩,能够求解系统运动过程中间隙铰轴销与孔体的碰撞力。采用间隙铰的非线性弹簧阻尼模型,研究了重力场及其方向性对空间可展机构动力学性能的影响。计算结果表明,无重力与有重力环境时含间隙可展机构动力学行为有较大地差别,重力作用使间隙铰内碰撞减弱。为了保证在地面试验中可靠地预测在太空展开性能,可展机构在地面试验时应采取重力补偿措施。

含间隙机构运动副的动力学模型

运动副间隙对某些机械系统的影响已经不容忽视 ,运动副间隙模型是研究含间隙机械系统的关键问题之一。本文综述了机构动力学中的运动副间隙模型的近期研究成果 ,详细地阐述了运动副间隙模型的建模方法及有关数值解法。着重分析比较了常用的几种运动副间隙模型的特点 ,评述了目前用于分析含间隙机构的数值解法 。

人体背部负重对于步态特征的影响及相应补偿策略的实验研究

人体背部负重量大小对步态特征的影响及相应补偿策略的研究对于自主式两足步行机器人的设计和平衡控制以及军人体能训练均有重要意义。从实验的角度对受试者分别背部负重 6 kg、12 kg和 2 5 kg时的步态特征和补偿策略进行了研究。结果表明 :人体背部负重后会引起步态特征的明显变化 ,这种差异主要表现在髋关节、膝关节以及上躯干的摆动角位移变化。负重后 ,人体的平均步速明显降低 ,但其步长的变化并不明显。人体对于负重的响应特征与受试者的肌肉强度是密切相关的。为有效补偿背部负重所产生的影响 ,人体利用多关节协调运动来进行补偿。但各个关节的贡献不同 ,其补偿主要由髋关节、膝关节以及上躯干的摆动来完成 ,踝关节的贡献相对较小。背部负重后总质心向前的调整主要是由上躯干的向前倾斜来实现。负重量越大 ,上躯干向前倾斜的平均角位移越大。为减少负重后的冲击对关节的损伤 ,脚跟触地时 。

基于BP神经网络的表面肌电信号模式分类的研究

将神经网络与AR模型相结合提出了一种表面肌电信号模式分类算法。该算法能成功地从腕伸肌和腕屈肌的两道表面肌电信号中识别脱伸、腕屈、腕内旋和腕外旋四种运动模式。实验结果表明：用AR模型参数作BP网输入的肌电模式分类器，运行速度快、识别率高、鲁棒性好，在假肢等人一机仿生系统的控制中具有很好的应用前景。

新型仿生膝关节的机构设计与仿真研究

通过对假肢膝关节系统的功能原理分析,提出了多种新型假肢膝关节结构方案,拟定了结构方案比较与选择的基本要求与准则,完成了结构设计与技术设计;结合运动仿真分析,确定了膝关节在主动屈曲时回转摆动缸的摆动范围,分析了下蹲过程中的机构力矩变化规律。设计与仿真的结果对于连骨式假肢膝关节设计、双足步行机器人开发有参考价值。

基于磁共振图像的人体膝关节三维模型的建立

目的:建立人体膝关节三维模型,作为膝关节内部运动和受力分析的基础。方法:以磁共振图像作为数据源,通过域值法对图像进行预处理,并利用区域生长法进行图像分割,进而通过空间插值建立活体膝关节模型。结果:该方法建立的模型不仅包含股骨和胫骨骨端,而且包括了半月板和骨端软骨等软组织,更加符合膝关节内部的真实解剖结构。此外,该模型可以被导入有限元分析平台并用于股胫接触面的受力分析。结论:本方法适用于磁共振图像的膝关节模型建立,重建效果可以通过改变图像分割和空间插值的算法得以改善。