人体上肢运动的雅克比矩阵与灵活性分析

为了解人体上肢的运动学属性和操作能力,结合上肢解剖结构分析和国际生物力学学会提出的上肢运动描述方法,建立了人体右侧上肢的运动学模型.该模型包含了胸锁关节、盂肱关节和肘关节的运动,并将肩锁关节与肩胛胸壁关节的运动等效为上肢带骨运动.根据人体上肢关节的运动耦合关系推导了上肢关节与腕点间的速度雅克比矩阵,并对人体右上肢在冠状面、矢状面和水平面内的运动灵活性进行了分析.结果表明:影响腕点运动的独立关节参数少于上肢自然运动轴的数目,对应于上肢抬升角取值域的变化,雅克比矩阵有3种不同的结构形式;上肢在冠状面、矢状面和水平面内运动时,伸展位形区域的指标值小于屈曲位形区域的指标值,在屈曲位形区域人体上肢具有更好的运动灵活性.     

残疾人智能移动助行器的发展现状及趋势

 智能助行器能帮助行走困难者轻松、自由地行走,有效缓解传统助行器单一功能与患者多样需求之间的矛盾。综述了智能助行器的感知、交互与控制、安全性等方面的研究成果,并结合新材料及人工智能新技术的发展探讨了智能助行器的发展趋势。关键词智能助行器;助行辅助;感知系统;人机交互     

基于超声波传感器的室内多功能电子行走辅助系统

提出了一套电子行走辅助系统,能够引导盲人避开障碍物,协助盲人实现室内定位.避障功能是利用环绕在腰部以及鞋上的超声波传感器收集空中与地面上的障碍物信息,通过感觉替代的方法,利用微型振动电机的振动提醒,将障碍物信息反馈给佩戴者.其中,鞋上的超声波传感器是由鞋底的压力传感器控制其开关.室内定位是利用姿态传感器及人体运动学模型进行相对定位,结合腰部5个超声波传感器的观测数据,利用扩展卡尔曼滤波的方式进行数据的融合.室内定位信息通过骨传导耳机传递给实验者,骨传导耳机在播放信息的同时,也开放了双耳,提高了安全性.利用电子行走辅助系统的功能进行实验,验证了辅助系统的实用性.     

手部外骨骼运动相容性设计综述

以人机运动相容性为关注点,对手部外骨骼设计的研究现状进行分析与综述.首先,结合人手解剖学结构与关节运动学属性的分析,简要介绍手部的主要运动学参考模型.其次,根据实现人机运动相容性的设计方法,将手部外骨骼归纳为人机关节轴线对齐、关节轴线自适应和柔顺性结构手套等3种主要类型,并扼要分析典型手部外骨骼的设计特点.最后,结合人机穿戴偏差、个体体征差异和人机关节运动属性差异等对人机运动相容性的影响,对手部外骨骼设计需要考虑的问题和后续研究进行了分析与论述.     

3D打印矫形鞋垫研究进展

 相对于传统的矫形鞋垫制作方法,3D打印矫形鞋垫具有集约高效的特点,但目前在设计、打印、材料等方面仍存在一些问题,且缺乏系统的研究综述。以矫形鞋垫的制作方法为切入点,综述了3D打印矫形鞋垫的打印工艺、打印材料及研究现状,分析了目前3D打印矫形鞋垫研究存在的问题,并结合矫形鞋垫性能的提升和现代科学技术的发展,预测了3D打印矫形鞋垫的未来发展趋势。