膝上假肢稳定性与运动学功能的评价

对多轴膝关节进行了分析，提出了承重稳定裕度角、全伸展位绝对瞬心距和相对瞬心距的概念，用于评价下肢假肢的稳定性和相对稳定性。通过对膝关节稳定协调区的讨论，说明了相对稳定性的概念和应用。多轴膝上假肢在摆动相能使小腿有更大的升高量，从而减小了脚在摆动相触地的可能性而具有特殊的优点。通过对这一性能的定量分析，提出了踝关节在摆动相的升高量作为评价这一性能的指标，进一步阐述膝关节功能的评估问题。该文提出的评价方法对膝上假肢设计及装配均有重要意义。     

具有触滑觉功能的肌电假手

研制了一种可以感知触滑觉的智能假手.传感器采用有机压电(PVDF)材料为敏感元件,在传感器外表面贴有点阵状结构的橡胶表皮.当假手接触到物体时,传感器产生一个阶跃响应;当物体滑动时,导致点阵状结构表皮振动,产生交变的滑动响应信号.这样传感器可以检测并判断出触觉和滑觉信号.这种利用交变压电信号来判断滑动的方法,简单易行,反馈实时性高.实验表明,安装有这种传感器的假手可以安全地握取易碎或者比较柔软的物体,克服了传统假手的弊端,提高了仿生性能.     

新型三球销移动副的间隙模型研究

为了研究含间隙机构的动力学特性 ,首先要建立运动副的间隙模型。目前常用的几种间隙模型都存在一定的不足 ,不完全符合实际运动。针对这几种模型中存在的问题 ,基于弹性接触理论 ,考虑副元素的非线性特征 ,建立了非线性等效弹簧和阻尼器 ,并给出了运动副力学描述方程。结合三球销移动副的特殊结构 ,建立了该运动副提供的力约束方程。通过仿真计算和实验研究 ,两者具有很好的一致性 ,证明了该模型的合理性和实用性。研究结果为含间隙运动副机构的动力学研究提供了理论基础。     

多杆机构瞬停节分析及应用

为推导多杆机构的瞬停节传递特性 ,利用瞬停节的概念分析了 4杆机构和 6杆机构的自锁性能。根据 6杆机构存在多个瞬停节的现象 ,定义了瞬停节传递的概念 ,并证明了多杆机构瞬停节传递现象发生在新增杆组与组成瞬停节构件相连接的时候。因此利用瞬停节的传递可以进行具有稳定自锁功能的多杆机构设计 ;结合假肢的具体要求 ,还可以设计出具有可靠自锁功能的 6连杆假肢膝关节     

不同路况下正常步态特征研究

为系统研究人体步态随路况的变化 ,利用人体运动分析系统采集了多个健康人在上下坡、上下楼梯、平地等路况下行走时的位移 -时间和地面受力数据 ,并利用人体下肢刚体动力学模型 ,计算了各路况下髋、膝、踝关节所需力矩。分析结果表明 ,各路况下人体步态差异很大 ,各关节所提供的力矩各不相同。支撑期上楼梯时所需膝力矩最大 ,摆动期上楼梯和上坡时所需膝力矩均较大。各种情况下不仅力矩的数值不同 ,而且力矩的模式也有很大差异。这些数值结果为了解人体运动规律 ,分析异常步态以及康复方法提供了依据     

高速机车传动系统等效负载的研究

等效负载的确定是机车传动系统动力学研究中的关键问题。根据Ｋａｌｋｅｒ理论,确定出计算负载力矩的方法,并选取直线运行时的几种典型工况编程计算。结果表明,负载力矩除了与机车结构参数、轮轨几何参数、材料特性等有关外,还与外界激励作用下机车的动力学响应有关。提出的计算方法和计算结果对其它工况下负载的计算以及机车传动系统动力学研究都有着重要的意义。     

含间隙三球销副机构的实验研究

为了验证间隙模型的合理性与仿真计算的可靠性 ,研制了含间隙三球销副的曲柄滑块实验装置 ,采用电涡流传感器、加速度计等对各种转速和不同间隙下的驱动力矩、附加位移、振动加速度等进行了测量。被测信号采用 DP16系统同步记录 ,直接编程处理。结果表明 ,实验结果与理论计算具有较好的一致性。另外 ,对可能影响实验结果的各种误差进行了分析。这些结果有利于进一步修正理论模型 ,并从实验角度更深入分析间隙对机构的动态作用     

基于SD方法的老年人平衡控制机理分析

该文用平衡控制机理研究年龄增长对人体平衡控制能力的影响.利用三维运动跟踪系统对6名老年人及8名年轻人进行了平衡测试,根据SD(stabilogram-diffusion)分析方法,讨论老年人和年轻人平衡控制机理的差异.结果显示: 老年受试者在开环控制体现更多不稳定性,闭环控制反馈控制活动明显延迟;与年轻受试者相比,老年受试者6个评估参数(短时间间隔扩散系数,长时间间隔扩散系数,短时间间隔Hurst指数,长时间间隔Hurst指数,开、闭环控制临界点时间间隔及位移变化均方差)值均有所增加,其中有3个参量(短时间间隔扩散系数,开、闭环控制临界点时间及位移变化均方差)具有显著性差异.     

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.