基于并联机构的踝关节康复机器人研究

针对踝关节的康复运动问题,提出一种3-RRS/SS踝关节康复并联机构,进行该并联机构的运动学建模及虚拟样机仿真分析,分析结果表明,并联机构能实现三个方向的旋转运动.研制踝关节康复并联机构样机,实施样机控制,控制的结果表明,并联机构的运动范围能满足人体踝关节康复运动需求.     

并联式踝关节康复机器人研究

针对目前踝关节康复机器人不同程度地存在机构自由度冗余、机构复杂、控制难度较大等问题,采用了一种3-RUPS/S型并联机构用以实现踝关节康复运动.对康复机器人机构进行设计,采用D-H法对机构的位置反解进行分析,得到其驱动杆长随姿态角度的变化关系.利用数值解析法进行位置正解分析,并结合电动推杆的电位器数据及姿态传感器检测的动平台姿态角的变化信息实施康复机器人样机的控制.实验结果表明,踝关节康复机器人能够带动踝关节进行康复训练,满足人体踝关节的运动需求.     

踝关节康复机构的研究

人体踝关节有三个自由度,踝关节扭伤后,须进行适当的康复训练.但目前已有的踝关节康复机器人大多只训练一个自由度,缺少多自由度的踝关节康复运动机构,针对这一问题,提出了一种锻炼伸屈、内外翻两个自由度的卧式踝关节康复机构方案,并完成其本体结构设计.     

利用选择性肌电信号控制踝关节神经运动康复装置

研究了利用表面肌电信号来实时控制踝关节康复装置的运动.采集人体踝关节在一个自由度上做屈伸运动时的胫骨前肌和腓肠肌的表面肌电（sEMG）信号,对sEMG信号进行处理和特征提取.并以sEMG信号为控制系统的主要信息源,研究了基于表面肌电信号的踝关节运动装置控制原理和实现方法.通过模拟试验,验证了sEMG信号的统计特性及控制机构的可行性.     

3-SPS/S踝关节并联康复机构控制系统仿真

踝关节是人体下肢关节中较易损伤的部位,针对其结构特点,搭建了基于3-SPS/S的并联康复机构并对其进行运动学反解.进而以3-SPS/S踝关节并联康复机构为研究对象,利用Matlab里的SimMechanics工具箱建立机构仿真平台,给出动平台规划运动轨迹并生成机构驱动杆输入运动信号,对机构模型进行仿真分析并给出3D效果图.结果表明,该方法为并联康复机构控制策略的研究提供了安全高效可视的仿真平台,便于展开针对并联康复机构特点的各种控制策略的研究.     

基于力反馈的上肢康复机器人

针对脑中风引起的偏瘫患者,提出了一种新的基于虚拟现实技术上的上肢康复机器人系统。该系统主要由上肢外骨骼装置,触觉装置,电机控制器和工作站组成。患者穿戴上肢外骨骼机构,安装在患者患侧,通过电机带动外骨骼运动从而使患者患侧运动。在外骨骼运动过程中,通过力反馈机构将患者受力或施力反馈到三维触觉操作器,进而反馈给对其辅助治疗的医生。     

一种踝关节阻抗精准检测装置

为检测踝关节机械阻抗,提出了一种简易的踝关节机械阻抗检测装置,通过两个弹性模块和一个扰动电机的配合实现了踝关节机械阻抗的测量.弹性模块为踝关节提供静态支撑力矩,大幅降低装置刚度,减小了提供随机激振所需的力矩负担,弹性模块的形变反映了轴上的转矩.弹性模块与扰动电机配合,将电机的位置控制间接转化为转矩控制,实现了随机激振和随动两种电机控制模式.通过验证性实验检验证明该装置可估计踝关节的阻抗参数,将该装置用于人体踝关节机械阻抗的测量,获取了一组实验者踝关节阻抗数据.     

下肢外骨骼康复机器人设计及其运动学分析

采用电机驱动方式,设计一种用于辅助行走和康复训练的人体下肢外骨骼康复装置.将下肢外骨骼简化为矢状面内的五杆机构,建立相应的D-H(Denavit-Hartenberg)模型,推导出一个步态周期内髋关节、膝关节、踝关节和脚尖的坐标方程.在ADAMS环境下,对下肢外骨骼进行运动学仿真分析,所得到的髋关节、膝关节和踝关节的坐标变化曲线表明:下肢外骨骼各关节在空间中具有连续的运动轨迹.     

评估有无负荷及不同步态下踝关节受力的简化动力学模型

为了评价不同情况下的踝关节受力,以满足下肢保护器具以及鞋类的研发需求,建立了一个简化的下肢动力学模型:用二维刚性杆模型模拟下肢,踝关节和髋关节被简化为铰链连接,肌肉作用力分别由小腿两端的未知作用力表示,并根据测得的身体各部分重力和足底压力,利用力矩平衡方程来确定关节力矩。针对该模型建立了相应的动力学方程,结合高速摄像机和力平台获得的数据,并使用动作分析系统(APAS)对数据进行动态处理,便捷地得到了较高精度的踝关节受力数据。利用该动力学模型可以评估踝关节的受力情况,评价不同步态(如行走、跑步和踏步等)以及有、无负重时踝关节受力的差别,还可对穿着不同鞋类(跑鞋、登山鞋)和裸足时的踝关节受力进行对比分析。此项研究可应用于下肢保护器具、临床康复器具和鞋类的研发中对踝关节受力的评价。     

运动处方对踝关节运动损伤的康复保健作用

以滁州学院体育专业踝关节损伤的36名学生为研究对象,研究体育专业学生发生踝关节运动损伤时,运动处方对踝关节运动损伤的康复保健方法.实验表明:踝关节主动活动度和踝关节跖屈的角度指标发生显著性变化,踝关节主动活动度、踝关节跖屈背屈角度发生比较显著性变化.一年的踝关节损伤康复率追踪情况表明,运动处方的康复率比常规处理损伤康复率高,说明运动处方对体育教育学生踝关节损伤具有较好的疗效和保健作用.     

一种基于3-RSS/S并联机构的踝关节康复机器人

提出了一种用于踩关节康复的康复训练机器人，该机器人采用3-RSS／S并联机构，具有3个转动自由度，可以帮助患者进行多种复合运动的康复训练；本文对基于3-RSS／S并联机构的踩关节康复机器人的自由度，工作空间和运动进行了分析，并且给出了工作空间范围和运动曲线。     

一种柔索驱动手指康复机器人设计与动力学分析

本文基于脑卒中患者后续康复训练需求,设计了一种柔索驱动的手指康复训练机器人,通过UG和ADAMS建立机器人三维模型,模拟对患者进行康复训练过程配置仿真环境,并进行动力学仿真,分析仿真过程中手指三个关节与机器人系统的驱动柔索、滑块受力和力矩数据,表明康复机器人设计符合手指的康复要求,能够帮助患者进行康复训练,仿真结果显示正常工作时柔索受力为55N,计算输出扭矩最大值为0.22Nm,依次结果对驱动装置进行选型,为后续实验开展奠定基础     

基于OpenSim人体步行腓肠肌静态生物力学分析

为准确、快速地研究人体下肢运动规律,构建人体下肢模型。针对该模型推导出了人体步行状态下腓肠肌相应的力学方程F_1(t)。利用OpenSim搭建人体骨骼肌肉模型,并以腓肠肌进行静态力学分析为例,解析了肌肉在逆向运动学(IK)和残差缩减(RRA)两种不同分析方法中的肌肉激活度和力矩。研究结果表明:此模型能准确地模拟人体下肢肌肉的运动规律,利用RRA分析能够真实反映腓肠肌的受力情况,分析出肌肉激活度,为进一步揭示膝关节和踝关节的生物力学特性和为设计人体下肢康复机器人提供肌肉阻尼奠定基础。     

距舟关节紊乱症的诊断与体育康复

距舟关节紊乱症有明显的距舟关节损伤局部症状，它不同于踝关节损伤症状扩散的影响，剔除该关节其他疾病，该症即可诊断。组织异常的严重后果是关节功能紊乱，当异常得到矫正即可立即恢复。区别使用粘膏带的加固力量，实行适宜的康复体育，完全恢复关节的生理功能。是治疗与康复的最终目的。     

撞击流气固两相流动中曳力模型的分析

为研究水平对称撞击流中气固两相曳力模型对球形颗粒运动的影响,运用FLUENT软件对spherical、stokes-Cunningham模型以及一种新型曳力模型下的气固两相流进行了数值模拟。新型曳力模型利用FLUENT中用户自定义函数(UDF)程序实现。采用欧拉-拉格朗日方法计算流场速度分布、进出口压力差、颗粒在撞击流装置停留时间以及颗粒运动轨迹。结果表明,采用新型曳力模型模拟撞击流气固两相流动,其速度分布基本关于撞击面对称分布。对于不同曳力模型,气固两相撞击流装置进出口的压力差在24. 9～25. 0 Pa之间。采用新型曳力模型模拟颗粒在撞击流装置停留时间主要分布在0. 4～1. 0 s,其颗粒运动现象与实验结果在定性上是一致的。     

推土机工作装置的仿真和优化

利用ADAMS建立了某推土机工作装置的动力学模型，并针对常见的四种工况进行了仿真分析，分析结果表明该工作装置能正常工作，但是推土铲左右铰接点的力差很大，故以此力差的最大值最小为目标，对工作装置的结构参数进行优化．结果表明，优化后的工作装置在保证正常工作的前提下，左右铰接点的力差得到了较大的改善．     

足球运动中踝关节损伤的治疗及疗效对比

运动员关节损伤后如何有效治疗及使其尽快康复,具有重要意义。通过对山西路虎足球队冬训期间14名踝关节急性损伤的运动员运用按摩、针刺、中药离子导入疗法进行治疗,并对有中药离子导入与无中药离子导入的治疗进行对比,观察疗效。经过14 d治疗及康复,有中药离子导入疗法组有效率100%,平均治疗天数10 d;无中药离子导入疗法组有效率71.42%,平均治疗天数14 d。可见,中药离子导入配合手法按摩及针刺的疗法对踝关节急性损伤的治疗具有较好的效果。     

干片式制动器弹子加压装置的力传递效率研究

针对弹子加压装置输出力损失严重的问题,从弹子加压装置的摩擦与偏载方面出发,建立了一种弹子加压装置的力传递计算模型.基于弹子加压装置的结构特点和运动特点,依据库伦摩擦定理和赫兹接触理论分析量化摩擦和偏载对装置输出力的影响,并依据装置的拟静平衡方程,得出了弹子加压装置的力传递效率计算公式,同时对公式中的相关参数进行讨论.结果表明:装置滚珠处摩擦阻力会严重影响弹子加压装置的力传递性能、装置中弹子槽最优螺旋角为19.88°、调整弹子槽与弹子的匹配尺寸可以改善弹子的传力特性.