踝关节外骨骼助行模式对下肢肌肉激活与协调模式的影响EI北大核心CSCD

踝关节外骨骼可用来提高人的行走效率,辅助老年人、运动功能障碍患者等进行日常活动或康复训练,但外骨骼的助行模式会对穿戴者的下肢肌肉激活与协调模式产生影响。本文利用一款绳驱动踝关节外骨骼,设计了不同助力时机与助力大小组合的助行模式,采集了7名穿戴者在跑步机上以1.25 m/s速度水平行走时的下肢表面肌电信号,研究不同助行模式对穿戴者下肢肌肉激活与协调模式的影响。实验结果表明,比目鱼肌激活程度在踝关节外骨骼助力时有明显降低,在助力时机为步态周期49%、助力大小为0.7 N·m/kg时,最高可降低(38.5±10.8)%。并且,相对于助力时机,助力大小对比目鱼肌激活程度影响更为显著。踝关节外骨骼不同模式助行时,所测量下肢肌肉可分解为5个基本协同模式,且合适的助力时机与助力大小条件下,下肢肌肉协调模式和正常行走相比改变较小。此外,比目鱼肌-胫骨前肌、股直肌-半腱肌的协同收缩度在外骨骼助力时比正常行走均有升高。本研究有助于理解健康穿戴者如何调整自身的神经肌肉控制机制来适应不同外骨骼助力,并为选择合适的助行模式以及合理利用外骨骼提高行走效率提供依据。     

人-机运动相容型下肢康复训练外骨骼机构的构型设计与分析

对人-机运动相容型下肢康复训练外骨骼机构的构型设计进行研究,根据下肢的生物骨骼模型和下假肢膝关节设计技术,建立与人体下肢运动功能接近的刚体骨骼模型。分析人-机关节运动属性差异和人-机连接位姿偏差对人-机运动相容性的影响,基于人-机闭链的自由度分析和在人-机连接环节中增置连接关节,提出一种人-机运动相容的下肢外骨骼机构构型,并对无连接位姿偏差和有联接位姿偏差的骨骼-机构联体模型进行了ADAMS运动仿真分析。结果表明,在人-机连接环节中增置连接关节后,可以避免因人-机关节运动属性差异和人-机连接位姿偏差导致的人-机运动干涉现象,实现外骨骼机构运动与人体下肢运动的完全相容。     

基于整数规划的永磁型磁共振成像装置主磁体的无源匀场技术研究

为了符合成像标准,磁共振成像(MRI)设备要求主磁体能在较大的成像空间内产生高均匀度的磁场.但由于加工误差,实际磁场的均匀度远不能达到预定的要求,需要采用特殊方法进行匀场.本研究提出一种基于整数规划算法的无源匀场方法,将磁体的匀场问题提炼为整数规划问题,并编制了相应的匀场软件.通过在磁共振主磁体生产厂家进行的无源匀场实验,使得磁场的不均匀度从1549.7898×10-6降低到1129.9105×10-6,即均匀度提高了27%,证明该方法在一定程度上能够快速、有效地完成匀场过程,提高磁场的均匀度.