基于仿生肌肉的柔性气动上肢助力产品设计

为上肢肌力受损者设计开发一款辅助其患臂康复的助力医疗产品。将人体肌肉的相关知识应用于柔性气动上肢助力产品设计过程中。参考仿生肌肉的结构设计,并以此构建了纤维式结构设计方案。所创建的仿生肌肉上肢助力产品有助于提升患者在设备使用过程中的用户体验。

基于仿生肌肉驱动器的腕关节康复外骨骼的设计与仿真

基于生物肌肉的微观结构及运动机理,提出了一种机械类的电磁收缩仿生肌肉驱动器,并将其运用在腕关节康复外骨骼中。首先,进行仿生肌肉驱动器和腕关节康复外骨骼的机构设计;其次,进行基于仿生肌肉驱动器的腕关节康复外骨骼机构的运动学仿真分析,研究不同串、并联情况下驱动器对腕关节康复外骨骼的性能影响;最后,验证了设计的腕关节康复外骨骼在腕关节康复应用中的可行性。

仿生肌肉在机器手中的应用设计分析

基于生物学微观肌肉运动的仿生机器手是在新材料石墨所构造的仿生肌肉与关节结合的一种新型的机器手,通过构造这种新型仿生肌肉的收缩来驱动手指关节进行杠杆做功的方法,最终实现仿生机器手的仿生化,再将模型导入MATLAB中分析了其可行性,得出仿生机器手在抓取物体时具有可行性,柔和性,灵敏性的结论并提供了理论依据。

基于遗传算法的仿生肌肉多目标优化控制研究

以动物肌肉结构和工作特性为模拟对象的仿生肌肉,其控制对象数量多,控制较为复杂。首先将仿生肌肉控制转化为多目标优化控制问题,将多目标函数合成为单一目标函数,以对该多目标优化问题进行求解;其次就遗传算法在该多目标优化求解问题中的应用进行了讨论;最后对由形状记忆合金构成的仿生肌肉进行仿真实验,结果表明仿生肌肉的多目标优化控制方法是一种有效的优化控制方法。

HEPDF柔性仿生肌肉设计、制备与性能

选择超弹体聚丙烯酸酯类介电薄膜(HEPDF)材料作为抓握机构的驱动仿生肌肉,通过预拉伸工艺制备仿生薄膜,提高电致变形性能,实现力电耦合抓取功能。通过单轴拉伸试验,获取不同应变速率下HEPDF薄膜的应力-应变曲线,拟合得到超弹薄膜的OGDEN本构模型参数,得到最优应变速率为0.094 s^(-1),通过搭建的电致变形试验平台,测试HEPDF薄膜力电耦合性能,结果表明原始薄膜的面积变化率不足5%,单轴拉伸的HEPDF薄膜的电致形变面积在20%以内,而双轴拉伸的电致变形面积可300%以上,拉伸比λ=4时的预拉伸HEPDF具有最优的电致变形性能,驱动电压可以降到4.3 kV,可以作为柔性抓手的驱动器仿生肌肉材料使用。

仿生肌肉驱动器的设计及动力学仿真

基于肌肉多运动单元结构机理,提出一种由主驱动单元串联弹性元件组成基本致动单元、多个基本致动单元串联或并联构成类肌肉仿生驱动器的方法。首先进行驱动器的机构设计;然后进行驱动器的动力学仿真分析,研究等长收缩和恒力收缩工况下驱动器的输出性能。仿真结果表明,驱动器仿真输出与理论分析相一致,具有较好的运动输出效果。

盆底神经肌肉电刺激联合仿生物理治疗对产后女性盆底肌功能的影响

目的:探讨应用POP-Q评分法研究盆底神经肌肉电刺激加仿生物理治疗对产后女性盆底肌功能恢复的影响。方法:选择2019年1月—2019年9月在我院分娩的产妇100例,根据随机数表法分为两组,各50例。产后6周进行盆底功能筛查:POP-Q评分、盆底肌力电诊断。对照组采取产后单纯自我训练盆底肌的方法,观察组采用盆底神经肌肉电刺激加仿生物理治疗,对比两组治疗后POP-Q临床评分、盆底电诊断变化。结果:治疗后,与对照组相比,观察组POP-Q评分系统中D点、Ap点、Bp点、Aa点、Ba点提升情况均较高,观察组盆底肌力提高到Ⅳ级Ⅴ级的比例较高;观察组盆腔脏器脱垂康复率均较高(P<0.05)。结论:产后女性采用盆底神经肌肉电刺激加仿生物理治疗,能有效提升盆底肌肉收缩力,改善脱垂情况。

凝胶基仿生人工肌肉的输出力特性改善工艺与机理

在电致动凝胶基仿生人工肌肉产生输出力时,经常会出现“输出力震颤行为”,这严重影响了仿生人工肌肉的输出力特性和驱动平稳性。因此,文中基于冻干工艺的3种影响因素(丙三醇添加量、氯化钙交联浓度和冷冻温度),对海藻酸钠凝胶基仿生人工肌肉的输出力特性及震颤行为进行了对比研究,并深入分析了它们对输出力特性的改善机理。结果表明,在保湿剂丙三醇为3 mL时,仿生人工肌肉输出力最大为5.78 mN;氯化钙交联浓度为1%时,输出力最大为6.09 m N;冷冻温度为-60℃时,输出力达到最大值6.76 mN、输出力震颤幅度为0.4 mN,约为丙三醇0 mL时的1.29倍,氯化钙浓度为2%时的0.3倍;输出力震颤频率为1次,约为丙三醇3 mL和氯化钙交联浓度5%时的0.3倍。所以,冻干工艺的冷冻温度是影响仿生人工肌肉输出力特性及震颤行为的最关键因素,且最佳冷冻温度为-60℃。

仿肌肉绳索驱动下肢康复机器人系统使用安全性评价

为了研究仿生肌肉绳索驱动下肢康复机器人使用安全性的评价方法和指标,基于Hill肌肉模型,给出仿生肌肉绳索模型,介绍仿生肌肉绳索驱动下肢康复机器人(BM-CDLR).在康复机器人的刚性运动支链的运动规划和力学分析的基础上,定义了安全性能因子.考虑不同患者的运动承受能力和刚性运动支链滑块运动速度的波动性,提出康复机器人的使用安全性评价指标.通过实例分析验证了使用安全性评价方法的合理性.

气动人工肌肉

本文介绍了人工肌肉的产生背景，分析了生物肌肉的特性，概述了国内外对人工肌肉的研究现状，并举出了一些利用气动人工肌肉的应用实例。

双作用气动软体驱动器的设计与分析

为模仿环节动物的纵肌与环肌功能,实现驱动器径向运动和轴向运动的拮抗作用,设计了一种双腔体双作用的气动软体驱动器。该软体驱动器由可实现轴向伸长运动的内腔轴向驱动器和可实现径向膨胀变形的外腔径向驱动器组成。为提高性能,软体驱动器外部结构采用了折叠方式,并通过有限元仿真分析了不同折叠参数对性能的影响。经实验测试,在0. 03 MPa的通气压力下,六折叠结构软体驱动器最大轴向伸长率可达到24. 2%,实现了对环节动物纵肌与环肌功能的模仿。

脑功能治疗仪治疗脑梗死患者的护理及康复效果观察

目的探讨脑功能治疗仪组合疗法治疗脑梗死的护理方法及康复效果。方法将86例脑梗死患者随机分为观察组和对照组各43例,两组均进行常规药物治疗和常规护理,并予以正确的日常生活活动能力指导。观察组患者在生命体征平稳后加用脑功能治疗仪(交变电磁场治疗帽联合患肢肌肉神经仿生电刺激)治疗。比较两组患者的康复效果。结果治疗后观察组患者日常活动能力优于对照组(P=0.025);观察组临床疗效优于对照组(P<0.05)。结论脑功能治疗仪组合疗法治疗能显著提高偏瘫患者肢体肌力的恢复,对提高患者日常生活能力,改善生活质量具有较高的实用价值。

Bionic jumping dynamics of the musculoskeletal leg mechanism for quadruped robots

As the pneumatic artificial muscle （PAM） has flexibility properties similar to biological muscle which is widely used in robotics as one kind of actuators, the bionic mechanism driven by PAMs be- comes a hot spot in robotics. In this paper, a kind of musculoskeletal leg mechanism driven by PAMs is presented, which has three joints driven by four PAMs. The jumping movement is divided into three phases. The forward and inverse kinematics of the leg mechanism in different jumping phases is derived. Considering the ground reaction force between feet and environment, the dynamic in different jumping phases is analyzed by Lagrange method, then the relationship between PAM driving force and the joints angular displacement, angular velocity, angular acceleration during one jumping cycle is obtained, which will lay a foundatiori for the jumping experiment of the musculo- skeletal lez mechanism.