对线对小腿截肢患者残侧下肢生物力学特性的影响

为定量研究假肢对线对小腿截肢患者行走过程中残侧下肢生物力学特性的综合影响,建立了考虑对线设置的三维刚体动力学模型,并结合步态实验,得到膝关节力矩、步态时相对称性和残端界面压力等参数。结果表明:异常对线主要影响残侧膝关节力矩和步态时相对称性,对残端压力影响较小;腿管近端适配器的调整在对线设置中的作用较远端适配器明显;由于患者的自身调节作用,假肢正常对线要实现患者下肢生物力学性能的总体最优而非单项最优。     

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.     

准双曲面齿轮副台架性能试验

为探明准双曲面齿轮副啮合接触迹走向与齿轮副运转性能的关系,以稳定运转油温和振动加速度均方根值为评价参数,采用定量对比试验研究方法,在机械封闭式齿轮传动实验台上进行了不同接触迹走向的准双曲面齿轮副台架性能试验。试验对象为某微型车的后桥主传动准双曲面齿轮副,实验测试了４对具典型接触迹走向的准双曲面齿轮副在不同工况下的运转质量。结果表明：１）接触迹沿齿长的准双曲面齿轮副具有较好的运转平稳性,且由于啮合轮齿间载荷相对较小,因而润滑条件也得到改善,但当小轮轴上载荷为１７５Ｎｍ时,其润滑状况与其它类型齿轮副差异不大;２）齿轮副的运转平稳性不是载荷的单调函数,且存在一最佳稳定运转载荷。     

皮肤位移对人手运动图像三维检测精度的影响

为研究皮肤位移对人手运动三维图像检测精度的影响 ,对食指 -拇指对捏运动过程进行了测试、分析。并在此基础上 ,利用人手运动三维图像实时检测装置 ,进行了标定实验 ,取得了较为理想的测量效果。分析表明 :1)在进行手指一般运动分析时 ,如果在手指上选择优化的标志点粘贴位置 ,标志点族的面积和长度相对变化量小于 5 % ,皮肤位移产生的影响基本可以忽略不计 ;2 )皮肤位移对各指节测量精度影响有所不同 ,远侧指节误差较小 ,近侧指节产生的误差较大 ;3)当对捏指的屈曲角度增大 ,对捏运动周期百分比达 6 0 %时 ,皮肤位移对检测精度的影响快速增大。     

低成本人体步态在线检测系统

研究了一种由 CCD摄像机、三维测力台及表面肌电信号检测装置组成的人体步态在线检测系统。在该系统中图像、力和表面肌电信号都由一台计算机实时采集。采用普通监控用图像设备和边缘检测、模板匹配等方法识别运动图像中的标志点 ,降低了系统硬件成本和对测试背景的要求。初步应用结果表明 :系统同步性能好 ,空间分辨率小于0 .2 %。该系统不仅适合于临床进行步态分析 ,而且也可用作其他与人体运动姿态有关研究的检测平台。     

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。     

老年人路况凸凹识别能力的检测与分析

为探讨老年人视觉功能与老年人交通事故多发现象的关系、预防老年人交通事故的发生,提出了老年人视觉功能的检查与分析方法,并研究了老年人交通事故多发原因。通过对7名老年人及7名年轻人进行道路凸凹识别能力的测试和评估,分析了老年人在3种不同测试条件下年龄增长对视线控制能力及目标物识别能力产生的影响。结果表明,随着年龄的增长,眼球对视线控制能力明显减弱,导致注视点偏下而直接影响到对凸凹物的识别能力,并使老年人在交通环境下对行驶车辆的速度和车距的判断产生偏差,容易导致交通事故的发生。     

一种运动图像标志点识别跟踪方法的研究

提出了一种运动跟踪方法。该方法通过对人体目标图像进行差分消影和遗传恢复 ,能够从自由背景中识别出人体运动图像的标志点 ,可以提高基于普通摄像机的人体运动分析系统对环境的适应性。初步的应用结果表明 ,这种方法对实验环境要求低 ,鲁棒性强 ,识别率高 ,不仅可以用于人体运动分析 ,而且对在其它自由背景下运动目标的自动跟踪也有很大的应用潜力。     

食指触点运动结构模式的主元分析

为了研究人手运动结构模式的内在规律,选取食指触点动作为研究对象,对其空间运动轨迹进行快速摄像记录和分析,通过将不同样本运动轨迹归一化处理和选定参数化指标体系,对人手运动结构模式进行主元分析。分析表明:食指触点运动过程中指尖、关节的空间轨迹具有相对固定的结构模式,反映人手在慢速、快速运动中均具有普遍相似的协调规律;人手运动的速度变化、姿态调整与外界空间的状态和所需完成的操作任务有较强的相关性。主元分析法为研究人手的协调规律和机器人冗余运动协调控制提供了新的理论和方法。     

人体肘关节复合运动的建模及协调控制

为探讨人体上肢生物力学建模的基础性问题,建立了包括肌肉肌腱动力特性和神经兴奋肌肉收缩动力学方程的肘关节系统生物力学模型,并针对该关节快速屈曲和旋前复合运动过程,采用最优控制方法进行分析计算。计算结果与实验测量结果在肌肉力矩、肌电信号和肌肉活性参数等方面均很好符合;同时利用模型分析了肌肉协调运动模式。结果表明:在复合运动过程中,神经系统会将肌肉结成不同的协同肌群,并控制3组不同的协调肌群按照特定的时序结构去执行运动的加速、制动和姿态控制。