踝关节训练器关节旋转角实时优化方法

为了降低踝关节训练器的磨损程度,优化训练效果,提出了踝关节训练器旋转角度实时优化方法。在踝关节训练器脚踏板下安置旋转器实现旋转运动,利用加速度传感器采集运动过程中的旋转角,并采用卡尔曼滤波算法融合关节旋转器与加速度传感器数据,使用加速度传感器获取的观测数据修正关节旋转器获取的预测数据,动态优化关节旋转角度,减小关节旋转角度误差。实验结果表明:该方法可使踝关节训练器关节旋转角度更加准确,提高关节旋转器的角速度收敛精度,降低踝关节训练器的磨损程度。

人工寰齿关节结构优化设计及仿真分析

背景:有研究表明传统的各种寰枢关节模型具有良好的生物力学特性,然而不能完全满足人体的要求。基于前人研究的基础,拟通过对寰枢椎关节的要求进行分析,探讨出一种不仅能预防寰枢关节不稳,而且能使枢椎部件具有一定的灵活性的结构,使之更满足人体的需要。目的:利用有限元法分析颅颈交界处寰枢椎外侧关节受扭矩后变化,利用静力学分析探讨寰齿关节模型的三维运动力学性能和疲劳寿命以及安全系数。方法:利用三维造型和有限元软件建立寰齿关节三维有限元模型,对优化后的结构在静力学分析里面进行疲劳分析,围绕模型中心轴施加0.5 N·m的转矩,通过对仿真分析的结果进行分析,从而评估优化后的寰齿关节模型的性能和寿命。结果与结论:传统的寰齿关节模型是通过销钉固定在体内,枢椎不能转动且外形有缺陷,优化后的结构不仅能使寰齿关节保持良好的稳定性又能使其具有关节运动功能,限位块的添加使其有一定的转动角度且不至于超出限制的旋转角度。由于实际要求,应考虑到操作方便、安置牢固、较少甚至消除副损伤,寰齿关节应选用钛合金材质,各部分零件尺寸的选取都需要达到实际要求。结果说明,优化后的寰齿关节模型实现了创新性和实用性的要求,通过实验证明在机械学上是可行的,优化后的结构各项指数均达到要求。

基于柔性仿生关节的康复外骨骼机械手设计及运动性能分析

为解决传统康复外骨骼机械手的手指关节旋转中心不一致的缺点,设计了一种基于柔性仿生关节的康复外骨骼机械手。基于欧拉伯努利梁理论及伪刚体模型,使用有限元仿真分析研究外凸圆弧形柔性铰链的刚度特性方程,提出柔性仿生关节的设计方法。对手部外骨骼进行结构设计并进行样机制作,通过实验验证其运动性能。该外骨骼机械手手指最大弯曲角度可达115°,在该角度下的指尖力可基本保持在2.7 N左右。实验结果表明,该外骨骼可以实现手指关节活动度被动训练,并可辅助抓握物品。本研究利用了柔性仿生关节解决了传统外骨骼机械手关节旋转中心不一致的问题,可用于手功能障碍患者的康复训练和日常生活辅助。

基于电磁跟踪系统的人体上肢运动分析

通过电磁跟踪系统采集人体上肢运动数据信息,提出了一种分析处理运动数据信息并最终得到关节旋转角度的新方法。基于此方法理论,运用VC编制了一套人体上肢运动分析程序,并通过实验来进一步验证了这种方法理论的正确性,最后对影响电磁系统测量精度的距离LT-S(即发射源与传感器之间的距离)进行了分析讨论,确定了其范围在20cm～70cm之间。

尺桡骨骨折功能恢复不全原因分析─附168例报告

尺桡骨骨折功能恢复不全原因分析─附１６８例报告陈俊麒，宗仲玉，高发旺甘肃酒泉地区医院骨科（７３５００）尺桡骨移位骨折复位后的功能恢复情况，直接影响前臂、腕、手的功能，所以对骨折对位对线的要求严格。作者随访了８６年至９３年１２月经闭合复位，小夹板和石膏...

带翼展飞行器质量质心测量系统设计与误差分析

为解决传统的基于三点法的质心测量系统无法应用于带翼展飞行器的问题,提出了一种基于三点方式的任意旋转角质心测量法。为了提高系统测量精度,采用响应面法分析多种随机误差对系统测量精度的综合影响。首先,构建了带翼展飞行器的质量质心测量系统,然后利用随机误差传递公式得到各个随机误差与系统测量精度之间的关系式,并使用响应面法和拉丁超立方抽样法得到多种随机误差与系统测量精度之间的二次项关系式模型,进而依据二次项关系式模型和系统精度指标得到各元器件的精度要求,并分析了满足系统测量误差的旋转角度范围。最后对200 kg、400 kg、800 kg三种质量级别的待测带翼展飞行器在不同旋转角度下进行了多次测量,并将响应面计算结果与理论值进行了对比。对比结果表明,质心测量精度满足系统精度要求,从而验证了任意旋转角度下该测量方法的有效性,以及随机误差与系统测量精度之间的二次项关系式模型的正确性。

亚像元定位技术在二维动态测角系统中的应用

对于面阵CCD/CMOS测角系统,如何在有限像元阵列的条件下同时实现宽视场、高精度测量是该测量方案面临的一大难题。本文提出了采用光能积分重心算法实现亚像元定位精度以缓解测量视场与测量精度的矛盾,通过理论分析与实验验证表明,当有效像元尺寸大于20个像元时,在光源稳定条件下可实现1/20像元位置定位精度。当然,该精度只是测量系统对包含角度信息的位置参量的定位精度,对于二维动态测角系统而言,角度参量测量实际可以达到的精度依赖于位置-角度逆运算函数。

距下关节、踝关节对后足运动影响的实验研究

目的研究踝关节与距下关节的运动范围及其对后足运动的影响。方法选用青壮年新鲜小腿-足标本8足,分别固定于特制的夹具中,用横穿跟骨体部的骨圆针标记跟骨,测量跟骨在坐标系内的三维位移,分别固定距下关节、踝关节,测量各自在固定情况下跟骨在坐标系内的三维位移。通过矩阵转换和函数方程,利用位移计算跟骨的三维旋转角度。分析后足在距下关节固定、踝关节固定或不固定任何关节时各平面活动范围及对后足活动度的影响。结果后足在不同的关节固定情况下均表现出三维运动。固定踝关节时,后足内翻15.99°±2.81°,外翻8.62°±1.90°,背屈3.70°±1.00°,跖屈5.87°±1.39°,内收7.64°±2.04°,外展3.99°±1.78°;固定距下关节时,后足内翻7.13°±1.07°,外翻5.52°±0.85°,背屈17.09°±2.87°,跖屈30.75°±5.04°,内收10.77°±1.56°,外展6.54°±1.88°;不固定任何关节时,后足内翻18.87°±3.89°,外翻9.12°±2.05°,背屈22.62°±3.21°,跖屈40.88°±5.77°,内收17.48°±2.26°,外展11.47°±2.29°。距下关节或踝关节固定后,后足在三个平面上的运动均受到影响。结论在后足运动中,内、外翻主要是距下关节的活动,背屈、跖屈主要是踝关节的活动。后足在冠状面上的运动。