瞬心轨迹不连续的人工膝关节仿生机构

人体膝关节的运动是一个复杂三维的运功,其运动既有滚动也有滑动,并且滚动滑动是按一定的比率进行的,其运动的瞬心线并不连续。目前常用的连杆式人工膝关节机构的瞬心位置越高其站立期的静态稳定性越好,但是其摆动期的动态稳定性降低,两者互为矛盾。针对此问题,设计了一种瞬心不连续的人工膝关节仿生机构,并且对其进行分析,推导出其实现纯滚动、纯滑动及滚动和滑动并存的连接条件。该人工膝关节机构有时变瞬心,可以同时具有较好的静态稳定性及动态稳定性,较好的解决目前人工膝关节动态稳定性和站立时的静态稳定性相互矛盾的问题。     

外骨骼柔顺膝关节作动机构研究

外骨骼关节的柔顺性在适应穿戴者不同运动状态和人机相容性方面至关重要,然而,常见的刚性机构和被动柔顺机构不能够实时反馈人机交互力从而达到主动柔顺的目的.设计了一种主动柔顺膝关节作动机构,利用拮抗驱动原理结合曲柄滑块的力位转换能力,使其不仅能够达到利用传统串联弹性驱动增加机构柔顺的目的,还可以通过该柔顺机构实时计算人机交互力.实验证明了该柔顺机构的可行性和有效性.     

用于人体关节的P(2-RPS)&U可重构康复机构及运动学分析

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。     

双摇杆假肢膝关节的运动学与动力学分析

膝关节是人体正常运动的重要部位。为了满足下肢截肢患者恢复正常运动功能的需求,设计了一款双摇杆机构的假肢膝关节。首先,建立了下假肢的简化模型,通过对模型的运动学分析,获得了相关关节角度、角速度、角加速度等参数。通过动态静力分析法对双摇杆的各个杆件进行动力学分析,最终得到输出阻尼力与驱动力矩之间的平衡方程。通过Adams仿真分析,得到了高度相似的膝关节瞬心轨迹和踝关节轨迹运动曲线对比图。结果表明,设计的双摇杆假肢膝关节具有良好的稳定性与仿生性,能够满足截肢患者的运动需求。研究为双摇杆假肢膝关节整体的结构设计、加工和实时控制提供了理论依据。     

下肢外骨骼变轴线膝关节构型设计与杆长优化

针对人体膝关节轴线具有可变性,定轴线膝关节机构必然使外骨骼与人腿协调性较差的问题,在一种无驱动含耦合双支闭链的下肢外骨骼的基础上,采用一种变轴线膝关节机构。首先,根据人体膝关节"J"型瞬心轨迹特点,确定合适的变轴线膝关节机构,并且建立含变轴线膝关节的外骨骼整体模型;其次,通过遗传算法计算出符合人体膝关节瞬心轨迹的变轴线膝关节的参数;最后,通过MATLAB计算验证变轴线膝关节的瞬心轨迹符合人体膝关节瞬心轨迹。结果表明:变轴线膝关节瞬心轨迹更加贴合人体膝关节的瞬心轨迹,含变轴线膝关节机构的外骨骼步态更加符合人体步态。     

关节镜手术后膝关节粘连的防治

目的 :观察透明质酸对关节镜手术后膝关节粘连的预防和治疗效果,为提高关节镜手术患者预后和生活质量提供参考依据。方法 :选取2014年1月至2018年1月期间择期行膝关节镜手术患者146例,根据随机数字法将所有患者平均分为观察组73例和对照组73例,所有患者均采用常规麻醉手术方法治疗,术后给予抗生素预防感染,并及时给予康复训练,此外观察组患者术后以髌骨外上缘为穿刺点穿刺,关节腔注射透明质酸2.5 mL/次,1次/周,连续治疗5周。于术前和术后2个月根据Lysholm膝关节功能评分表对患者膝关节功能进行评分,根据评分改善率评价治疗效果,同时对比两组患者术前、术后1个月、术后3个月时的膝关节活动度,记录两组患者术功能康复训练中疼痛程度。结果 :观察组患者治疗后的总有效率(86.3%)显著高于对照组患者(71.2%),差异具有统计学意义(P <0.05);两组患者术前的关节活动度比较差异无统计学意义(P> 0.05),但术后1个月、术后3个月时观察组患者的关节活动度显著高于对照组患者,同时观察组患者术后疼痛程度显著低于对照组患者,差异均具有统计学意义(P <0.05)。结论 :关节镜手术后给予透明质酸,能够有效预防术后膝关节粘连的形成,显著改善患者术后的关节活动度,控制疼痛,对改善患者预后和生活质量具有重要意义。     

变轴线生物融合式膝关节康复机构型综合

以一种具有变轴线转动的1R人体膝关节模型为基础,提出一种膝关节与外骨骼轴线自动对准的生物融合式膝关节康复机构型综合的方法,并综合出了一系列生物融合式膝关节康复机构。给出一种膝关节与外骨骼关节轴线自动对准的运动补偿条件,基于螺旋理论构建符合运动补偿条件的生物融合式膝关节康复机构的基本模型;以生物融合式膝关节康复机构为研究对象,用改进的G-K公式分析了生物融合式膝关节康复机构的自由度,并用运动学仿真软件验证了运动补偿的正确性,进而确定了机构综合的合理性,为生物融合式膝关节康复机构型综合的设计提供了新的思路。     

膝关节置换术治疗类风湿性关节炎合并膝关节畸形疗效观察

目的 :观察全膝关节置换术(Total knee arthroplasty,TKA)治疗类风湿性关节炎(Rheumatoid arthritis,RA)合并膝关节畸形的疗效。方法:2014年1月至2016年1月74例RA合并膝关节畸形患者行TKA术,术后随访12~36个月,观察患者术前、末次随访时美国特种外科医院(HSS)膝关节评分、膝关节活动度(ROM)、股胫角(FTA)变化及术后并发症发生情况。结果 :74例患者均顺利完成手术,患者术后均获得有效随访,平均随访时间(19.60±5.88)个月。6例(8.11%)术后切口愈合延迟,全部患者均未出现严重并发症。患者末次随访时膝关节HSS评分、ROM均较术前升高,FTA均降低,差异有统计学意义(P<0.05);患者HSS评分改善率为(79.76±12.88)%,优良率为79.73%。结论 :TKA治疗RA合并膝关节畸形疗效确切、安全可靠,术中需注重截骨和软组织松解平衡等操作,保证畸形矫正及功能恢复效果。     

智能假肢膝关节的优化设计及运动学分析

智能假肢膝关节是一种代偿下肢缺失功能的机械电子装置,可以采用双摇杆机构实现对假肢膝关节运动特性的模拟。针对假肢膝关节行走过程中能量消耗过大、稳定性较差的问题,以假肢膝关节机构峰值驱动力矩最小为优化目标,建立了优化模型;在满足性能与结构的约束条件下,运用复合形法对该模型进行优化求解,得到了假肢膝关节机构的最佳结构参数;在此基础上,利用ADAMS软件进行了虚拟运动仿真。结果表明:优化后的智能假肢膝关节具有优良的仿生性能,其峰值驱动力矩相比优化前降低了40%,驱动力矩变化范围缩小36%,大大地提升了智能假肢膝关节的稳定性与续航能力。     

膝关节压缩实验研究

本文通过对15个正常国人新鲜尸体膝关节进行压缩实验研究，得出了膝关节破坏截荷与强度极限，并对其损伤机理进行分析，本实验旨在运动防护和设计人工关节提供科学依据。     

柔顺膝关节康复器建模及仿真研究

对所研发的柔顺膝关节康复器进行了建模研究,建立了膝关节康复训练中转角与驱动力以及位移之间的数学模型,并进行了仿真研究.结果表明,驱动力随着转角的增加而减小;转角变化率随转角的增加而减小.     

平面四杆轨迹机构近似综合的一种新方法

采用主、从支分别优化综合的数学模型进行轨迹机构近似综合，该方法可通过综合机构图形的适时显示，使设计者能直观地了解各种参数的不同选择对综合机构的影响。     

单动力可转向爬行Schatz机构

基于经典Schatz机构提出一种在单一动力机的驱动下可以在地面上爬行并可控制移动方向的新概念移动机构。首先,根据Schatz机构的结构特性,考虑地面移动的功能需求,提出爬行Schatz机构的设计方案,进行了杆件形状设计和电动机的布置。其次,分析其移动机理。然后,基于动力学仿真软件建立虚拟样机进行仿真试验。继而,根据所发现的移动特性进行移动路径规划,提出对电动机进行转速调控以实现移动方向控制的方法,研究使其实现平面内任意移动的控制策略。最后,设计制作了样机,通过试验摸索出其移动规律,验证了转向控制方法和策略,试验结果证明了理论分析及研究的正确性。     

一种新型内凸轮齿轮组合机构的原理与尺度综合

介绍了内凸轮齿轮组合机构的原理与尺度综合方法。建立了内凸轮平衡圆的概念，给出了凸轮平衡圆半径与各构件长度的关系式以及内凸轮理论廓线方程的显函数表达通式。     

基于蝶形机构的放缩机构的设计及仿真

蝶形机构是由两个全等的三角形组成。它利用两个三角形相对应的顶点铰接,使构成该顶点的两组边可以相对于顶点转动,从而使该机构形状及各对应点的距离发生变化,如果以一定的方式将数个同样的蝶形机构连接起来,可以在平面内组成单自由度的过约束放缩机构。本文将其引入空间范围,并对所构成图形的自由度进行分析。     

一种多功能清扫装置机械结构设计与研究

介绍了一种针对小区等较窄路面的多功能清扫机械装置的整体结构设计.该机集破冰、清扫垃圾于一体,克服了大型破冰机械装置容易产生噪音、使用不便及易破坏路面等缺点,根据冰层结构的特点及机械结构设计的相关原理,对机器的破冰机构、动力机构进行了设计计算,对清扫机构、传动机构等各部分进行了结构设计,通过对设计参数、结构及工作原理的分析,能够达到预期的效果.     

一种新型加压机构的设计

以干粉压片机为例,采用一种具有特殊尺寸的双曲柄机构与曲柄滑块机构串联,设计了一种新型加压机构。结果表明,该机构结构简单,制造简便,停歇效果好,可获得很大的动力。     

膝关节辅助器械设计研究与分析

由于生理机能的衰退,部分老年人在诸如站立、上楼梯、如厕等日常行为方面都受到较大影响,大多数是由于膝关节损伤导致行动不便从而造成生活不能自理。从膝关节生理特征出发,研究了当前膝关节辅助器械的现状,分析了目前存在的问题,提出了设计制造辅助器械应当注意的要点。     

凸轮组合机构在压力机上的应用

通过零件的工艺分析，设计了一套由凸轮组合机构组成的传动系统来控制模具的运动规律，结构紧凑简单。另外，该凸轮组合机构属于有动作时序要求的特殊并联组合机构，副凸轮机构属于机构的变异，为设计与选择凸轮机构在理论上提供了一种新思路。