基于下肢生物力学特性的膝关节变刚度护具设计

针对全民健身运动人们对于可穿戴运动护具产品不断增长的使用需求,需解决现有预制型护具中存在的防护性能不足、运动穿戴匹配度低等问题。首先,采用逆向工程、服装压力计算理论等关键技术与方法对皮肤形变、护具压力等关键参数进行采集,定性与定量分析了人体运动过程中,下肢皮肤形变与曲率压力分布区域变化规律,并构建人体膝关节护具功能分区模型;其次,根据不同划分区域,完成了膝关节变刚度护具分区结构设计;然后,采用有限元仿真方法构建膝关节-护具有限元模型,对比分析多组护具穿戴条件下的接触压力分布规律;最后,结合护具穿戴压力与肌电采集实验,验证膝关节变刚度护具可以有效优化膝关节压力分布,提高穿戴贴合度和提升运动表现。