基于电液直驱技术的半主动膝关节假肢设计

为实现半主动膝关节假肢随使用者残肢意图自由摆动的功能,通过低传动比实现低被动运动摩擦是先进电动假肢广泛采用的技术方法,但由于低被动摩擦和高传动比驱动不兼容的瓶颈问题,导致低扭矩输出。为此,基于电液直驱技术,提出了膝关节液压半主动驱动原理,设计了一种半主动膝关节假肢。充分利用液压传动的特点,使驱动系统具备低被动摩擦的同时能够输出大范围的驱动扭矩;完成了膝关节假肢样机集成,采用有限状态机控制方法,开展了截肢患者穿戴实验。结果表明,提出的半主动膝关节假肢结合了被动和主动假肢的优点,在水平行走摆动期提供被动屈曲和主动伸展,穿戴舒适性高。

生物流体驱动系统及其仿生

大自然一直启发着人类在工业上的成就,仿生学越来越多地应用于流体驱动技术。对拥有流体驱动系统的生物相关研究进行了介绍,并总结了利用流体实现优美敏捷动作的机理。总结得出生物流体驱动系统的存在需要3个特征:动力源、腔体和工作介质。其中动力源类似于液压泵,腔体类似于液压缸,工作介质类似于液压油。对生物流体驱动系统的深入研究和探索,可以为解决流体驱动系统使用面临的挑战提供参考;并探讨了流体驱动系统仿生应用与未来发展的新思路,促进使用生物启发的方法,改善工程流体驱动系统。