握取器握力自适应控制

为了使假手有握物感觉和具备握力自适应性，分析了人手握物过程以及感觉信息传递，提出在握取器握力控制中采用到人体的大闭环和到假手的小闭环联合控制方案，研制了用于检测指物之间触压觉和滑觉的微型传感器。在假手握物控制中，用触觉传感器进行握物状态识别，用压觉传感器跟踪检测握物时握力的大小，用滑觉传感器实现假手握力自适应控制。实验表明，假手握物过程拟人性好，响应快，握物稳定，可靠。本控制装置结构简单，体积小，可用于各种电动假肢及机器人握取器的握力自适应控制。     

卧姿下肢康复训练运动生物力学特性

现有的卧姿康复机器人功能单一、使用率低。该文设计了仰卧踏车、仰卧抬腿、侧卧抬腿等典型卧姿训练动作测量实验，并基于OpenSim建立了卧姿肌肉骨骼模型，计算分析关节角度、肌肉激活度及其耦合关系，研究了卧姿康复训练时髋、膝、踝关节及其主要驱动肌群的变化规律，探讨卧床患者运动训练的康复机制，为相关康复机器人的运动功能设计提供了理论依据。结果表明：仰卧踏车具有更高的膝关节与踝关节活动度，但整体肌肉激活度表现较另2种动作偏低；其关节运动幅度越大，肌肉激活度越高。仰卧抬腿与侧卧抬腿分别对髋关节屈曲与外展活动度以及相关肌群有明显激活；抬腿速度越快，肌肉激活度越高，但相对于地面的水平位移量越大；抬腿角度变大时，肌肉激活度均值整体降低，相对于地面的水平位移量变大。该研究发现仰卧抬腿、侧卧抬腿、仰卧踏车运动对人体关节与肌肉的作用各有侧重，在临床上采用侧卧、仰卧等多种动作组合训练可以提高康复效果，康复机器人最好能提供更多的矢状面和冠状面康复训练功能。     

基于WWW的通用型多媒体教学系统的开发

为适应现代教育技术的发展 ,建立了一个基于WWW的通用型网络多媒体教学系统 ,并应用本系统开发出机械原理网络多媒体教学软件。为使系统具有良好的通用性和可扩展性 ,提出了“创作系统 动态链接库扩展 Java Plug- in”的新的开发方案 ,综合发挥了多种开发工具的优势 ;建立了积件式系统模型 ,并开发了一个小型积件库 ;设计了双服务器系统结构 ,改善了客户机与服务器间的通信 ,并在很大程度上节约了多媒体数据的传输量。该通用型教学系统的研制成功 ,可以促进其他课程多媒体教学系统的开发 ,并将产生很大的教学效益和经济效益     

松动对组配式半骨盆假体应力分布的影响

为了研究联接松动后组配式半骨盆假体应力分布的变化,建立了组配式半骨盆假体重建后的骨盆三维有限元模型,模型包含骶骨、髂骨、股骨、主要韧带结构及半骨盆假体。利用半骨盆模型模拟了在组配式半骨盆假体中单个和多个骨盆紧固螺钉松动时组配式假体的应力分布情况。计算结果表明:靠近骨盆弓状线处紧固螺钉的松动对组配式半骨盆假体应力分布影响最大;远离骨盆弓状线的紧固螺钉的松动对组配式假体应力分布影响较小。     

基于步态质量指数和雷达图的患者步态评定方法

为全面进行步态评定,基于步态质量指数和雷达图提出一种人体步态的图形评定方法,并用该方法对10名健康人和10名患者进行步态评定研究.结果表明: 该方法能通过图形面积反映患者步态质量,通过图形形状区分膝屈曲、膝僵直和髋过屈等病症步态.结合步态质量指数的雷达图是一种有效的、量化的、图形化的步态评定方法.     

步态变化对人体膝关节接触生物力学特性的影响

步态变化对股胫关节接触生物力学特性影响的量化研究对人们认识关节的力学行为,保护关节减少伤害非常重要。通过含半月板、股胫关节软骨和股骨、胫骨三维实体的膝关节有限元模型,仿真分析了在步态发生变化时膝关节股胫关节的接触力学特性。仿真分析表明:步态变化后股胫关节内外侧接触面积和接触应力发生了变化,内收外展角度的变化比内外旋角度的变化对膝关节生物力学特性的影响大,膝关节外旋同时出现外展时会加重股胫关节外侧的应力。     

前交叉韧带移植物种类及拉力影响的有限元模拟

为了研究肌腱移植物种类及拉力对前交叉韧带重建长期效果的影响,在经过有效性验证的人体膝关节有限元模型(包含骨、半月板、软骨及主要韧带)基础上,对比了134N胫骨向前推力下两种移植物种类(双股及四股肌腱移植物)及3种重建后远期时的移植物实际拉力(0N,20N和40N)对关节稳定性及韧带受力的影响。结果表明:移植物实际拉力的增大会导致膝关节胫骨向后内侧移动并伴有外旋及外翻;移植物的受力也会变大,但应力分布并没有明显变化。由重建后远期时的膝关节稳定性及移植物受力结果可得,使用双股肌腱移植物且初始拉力为80N时,前交叉韧带重建的长期效果与完好关节最为接近。     

含半月板的活体股胫关节接触特性有限元分析

股胫关节接触生物力学研究是人们保护关节减少伤害,理解关节软骨退化造成骨关节病力学成因的关键.该文利用一系列活体膝关节磁共振断层扫描图像(MRI), 构建了含半月板、股胫关节软骨和股骨、胫骨三维实体的膝关节有限元模型.探讨了用有限元显式非线性动力学方法求解关节间存在相对滑动和摩擦时股胫关节接触特性,并模拟分析了在步行过程中外载荷变化时股胫关节的接触力学特性.仿真分析表明: 在载荷增加时,股胫关节接触面积增加,而股胫关节内外侧接触面积之比几乎不变,内外侧平均接触应力基本相等.     

步态变化对人体膝关节接触生物力学特性的影响

步态变化对股胫关节接触生物力学特性影响的量化研究对人们认识关节的力学行为,保护关节减少伤害非常重要。通过含半月板、股胫关节软骨和股骨、胫骨三维实体的膝关节有限元模型,仿真分析了在步态发生变化时膝关节股胫关节的接触力学特性。仿真分析表明:步态变化后股胫关节内外侧接触面积和接触应力发生了变化,内收外展角度的变化比内外旋角度的变化对膝关节生物力学特性的影响大,膝关节外旋同时出现外展时会加重股胫关节外侧的应力。     

不同足地界面对人体三维步态的影响

为了解足地界面对人体下肢运动学、动力学的影响,从实验的角度对受试者在光足、穿球鞋和穿7 cm高跟鞋时的三维步态进行了测试。结果表明在运动学方面:足地界面对踝、膝和髋关节运动均有影响,而且在冠状面内的影响程度远大于矢状面。在动力学方面:穿高跟鞋后,膝关节和踝关节内收力矩峰值增大,踝关节和髋关节弯曲伸展力矩均有变化;沿股骨和胫骨轴向,分别作用于膝关节和踝关节的力增加,沿步行前后方向膝关节和髋关节的力增加。这些变化加剧了关节的磨损,长期积累会造成关节损伤和病变。