人工智能假肢

智能假肢能够根据外界条件变化和工作要求,自动调整系统参数,比普通假肢具有更好的仿生性和适应性。上肢假肢的智能主要体现在假手抓持物体时对物体形状和力的自适应控制能力;下肢假肢的智能主要体现在膝关节力矩控制和对外界冲击及时反应等能力。     

人工智能假肢

智能假肢能够根据外界条件变化和工作要求，自动调整系统参数，比普通假肢具有更好的仿生性和适应性。上肢假肢的智能主要体现在假手抓持物体时对物质形状和力的自适应控制能力；下肢假肢的智能主要体现在膝关节力矩控制和对外界冲击及时反应等能力。     

基于隐马尔可夫模型-径向基神经网络的表面肌电信号识别

目的：利用隐马尔可夫模型-径向基神经网络（HMM—RBFN）混合模型对7种手指动作进行辨识，探索控制HIT多自由度灵巧手的有效控制策略。方法：8例健康实验对象参加了试验，4例女性，4例男性。每例实验对象按提示完成7种手指动作，每种动作重复50次。通过表面肌电信号（sEMG）采集系统，提取实验对象前臂4块肌肉的sEMG，在对其进行预处理并提取小波变换特征向量后。分别送入HMM模型分类器及HMM—RBFN混合模型分类器进行训练。结果：HMM—RBFN混合模型识别效果和稳定性都大大优于HMM模型，验证了HMM—RBFN混合模型的有效性。结论：①HMM模型在sEMG识别中的效果没有其在语音信号识别中的好，有必要对其进行改进，以便更好的应用于sEMG的识别；②将HMM模型和神经网络组成混合分类器，可以弥补彼此的不足，获得更好的性能。     

小腿截肢患者残端应力的三维有限元动态分析

目的:研究接受腔/残肢界面应力分布特征,为假肢优化设计提供基础。方法:基于核磁共振图像,获得小腿截肢患者残端和假肢几何特征,建立三维非线性有限元模型,通过比较站立状态和行走过程中的界面应力,研究动态载荷对界面压力的影响。结果:界面压力主要分布在髌韧带、胫骨内外侧和窝区,一个平地正常速度行走的步态周期内,残肢界面的最大平均正压力是单腿站立状态下的1.15倍,最大平均切应力是单腿站立状态的1.4倍。结论:动态载荷使残肢和接受腔之间的界面应力增大,行走过程的动态影响不宜忽略。     

四杆机构膝关节控制力矩分析

传统假肢膝关节通过油缸、气缸或者其他装置来控制力矩,并在装配时一次调定[1 2 ] 。然而,一次调整不可能完全适应整个步态周期和情况变化的要求。本文对四杆机构膝关节所需要的控制力矩进行分析。1四杆机构运动学分析与设计在充分考虑承重稳定裕度角、相对瞬心距和摆动期脚离地高度等因素的前提下[3] ,选择经过优化的四杆机构的机构尺寸,见图1。其中,L1长6 1mm ,L2 :32mm ,L3:5 7mm ,L4 :2 0mm。在计算膝关节需要控制力矩时,不可忽略小腿和足的惯性力。为了得到小腿和足的惯性力矩和总质心G的惯性力,首先对四杆机构进行运动学分析。假设…     

步态分析在假肢设计中的应用

步态分析是现代假肢仿生设计的重要依据和工具，文章结合智能多轴膝关节设计实例，从设计目标、机构设计和控制系统3个层次介绍了步态分析在假肢设计中的应用。     

上肢抓取运动协调控制模式分析

为了探讨人体上肢运动功能康复评定方法,本文研究了健康人抓取过程中的运动协调模式。实验检测了8名健康受试者在不同条件下抓取水杯喝水动作时手臂运动轨迹和主要控制肌群的肌电信号,并且与理论计算结果进行了比较分析,探讨了抓取运动的协调规律。结果表明抓取动作具有运动轨迹的拓扑不变性,关节角度之间存在线性协同变化关系,多块肌群结成运动协调元实现抓取运动的控制。     

一种双联星形轮机构电动爬楼梯轮椅的设计

目的:目前已有多种方式的爬楼梯轮椅设想和样车,但因为操作复杂、体积大等,未能家庭实用化。借鉴IBOT3000的爬楼梯方式,设计一种体积小巧轻便,使用简单方便的电动爬楼梯轮椅,来推进爬楼梯轮椅的实用化。方法:采用双联星形轮机构爬楼梯,在平地上行走时,星形轮由一对电动轮毂驱动运动;爬楼梯时,由专用电动机,通过一个行星轮系驱动一对双联星形轮交替运动,完成攀爬楼梯动作。①计算爬楼梯需要的功率P为:P=M×ω=260W。②当楼梯高度为M(M=145mm),行星轮系外壳半径为R3,星形轮半径为R1,R2,(R1=R2),为使行星轮系外壳不与楼梯发生干涉,经计算R1=200mm,R3=127.5mm。③选择和设计了2K-H型行星轮系为轮椅爬楼梯的翻转机构。经计算,行星轮系的各个参数满足均布安装和邻接条件。结果:整个外形尺寸相当于普通的轮椅,没有IBOT3000复杂的陀螺重心平衡系统,制造成本明显降低。结论:设计的双联星形轮机构爬楼梯轮椅采用效率高体积小的行星轮系作为爬楼梯机构,以及选用电动自行车轮毂为行走提供动力,使得整个轮椅结构紧凑、重量轻,实用性强。     

步态分析在假肢设计中的应用

步态分析是现代假肢仿生设计的重要依据和工具,文章结合智能多轴膝关节设计实例,从设计目标、机构设计和控制系统3个层次介绍了步态分析在假肢设计中的应用。     

行走和跑步两种步态模式的实验分析

目的 :分析行走和跑步运动两种模式下人体步态的特征。方法及结果 :使用自行研制的三维运动检测分析系统对 5名健康男性在跑步机上进行了不同速率下行走和跑步 2种步态模式的比较实验。结论 :行走和跑步两种步态模式的参数具有明显差异 ,步速对步态参数的影响要小于步态模式的影响。