研究开发了一种多模式柔顺膝关节康复器,提出了无杆气缸＋气动柔性驱动器的复合驱动技术,保证了对膝关节康复训练柔顺性和大行程的要求。设计了康复器的结构和控制系统的软、硬件,并对康复器的驱动力进行了分析。所研发的康复器可实现膝关节主动、被动等多种模式的康复训练。

目的：对附加水激发技术的3D-FLASH序列进行优化,并与传统的频率预饱和脂肪抑制技术的3D-FLASH序列进行比较。方法：健康成年志愿者10人,扫描序列采用不同的脉冲重复时间（TR）、回波时间（TE）和翻转角度（FA）的3组3D-WE-FLASH序列和一组3D-FS-FLASH序列。在各扫描序列标准矢状位图像上测量膝关节软骨信噪比（SNR）、关节软骨与周围组织之间的对比度噪声比（CNR）和关节软骨与关节液体之间的对比度噪声比效率（CNRca-fluidefficiency）。采用重复测量资料的方差分析对量化数据进行分析。结果：SNRca,CNRca-fluid,CNRca-bone,CNRca-fat,CNRca-menisus在序列4组均显著性高于序列1、2、3组;SNRca,CNRca-fluid,CNRca-fat,CNRca-bone在序列2组显著性高于序列1、3组;CNRca-fluideff在序列2、4组之间无显著性差异。结论：经优化后的水激发3D-FLASH序列能够显著缩短扫描时间并达到理想的软骨成像...

目的:为实现气动肌肉机械腿关节角度跟踪,设计两自由度气动肌肉机械腿。方法:对拮抗气动肌肉到关节传动问题,建立关节驱动机构模型;主要分析四连杆膝关节力矩静态特性,设计膝关节力矩到气动肌肉拉力的映射关系。机械腿摆动采用双闭环控制策略,外环为位置PD控制,在控制输出中加上机械腿动力学计算力矩项;内环为气动肌肉拉力控制,设计拉力前馈控制器和误差补偿控制器。结果:进行机械腿摆动控制仿真和实验,关节角度跟踪误差在±3°以内。结论:结果表明关节建模有效,动力学控制可实现机械腿关节角度跟踪。

基于人体关节运动机理和可重构理念,提出一种P(2-RPS)&U可重构康复机构,通过锁定运动副,改变动平台的运动方式,可以分别实现对人体肘关节、膝关节和踝关节的康复训练。分析了P(2-RPS)&U可重构康复机构的位置逆解,并基于螺旋理论分析了该机构的位置奇异性,得到机构的两个奇异位置,通过添加驱动的方式避免了奇异位置的发生。使用Adams软件对P(2-RPS)&U可重构康复机构进行运动学仿真,仿真结果表明,该机构能够较好地达到人体肘关节、膝关节和踝关节康复运动的范围,满足受损关节的康复需求。

液压驱动下肢助力外骨骼是一种典型的人机交互类机器人,在跟随人体行进的同时,可提高人的负重能力。为实现最优化的结构设计以降低对系统压强、液压缸尺寸的要求,通过仿生学分析人类正常步行时的步态数据,依据准拟人化设计准则,采用CAD设计软件、数值计算等方法,给出了液压驱动膝关节的设计过程,并通过MATLAB等仿真软件进行了验证。基于确定的模型参数,进行了结构设计及平台搭建,并进行了穿戴试验。仿真及试验结果表明,该方法设计的外骨骼膝关节可以满足步行及负重需求。在负重由10增加为20 kg时,即负重增加一倍时,膝关节的轨迹平均跟踪误差减小了0.05%,跟踪误差最大值增加了20.7%,但是相对于整个膝关节的活动范围,该误差仅占总活动范围的1.2%。该研究为优化液压驱动下肢助力外骨骼提供了参考方法,并可为直线执行器驱动外骨骼其他关节的...

设计了气动肌肉驱动的膝关节康复训练装置，用质量块模拟不同人群小腿质量，对其进行了等速持续被动运动和等速主动抗阻运动实验研究。实验结果表明，该装置能够实现不同人群膝关节的等速持续被动运动和等速主动抗阻运动训练，运动速度和角度范围均可调，其施加于肢体的阻力可随着患者用力的大小而变化，具有良好的柔顺性。