七轴假肢膝关节的液压阻尼研究和充油方法设计
发布时间：2022-10-22 20:08
由于战争、疾病、工伤、交通事故及自然灾害等原因导致我国目前有近220万下肢截肢患者,由于目前医疗水平还不能实现肢体再生,因此为这些下肢截肢患者安装假肢,使其重新站起来成为了目前唯一的选择。下肢假肢中最主要功能部件是膝关节和假脚,但尤以膝关节最为重要。目前国内不具备高端假肢膝关节的生产能力,大都是从发达国家进口。但是国外的假肢膝关节产品十分昂贵,这给国内数以万计的下肢截肢患者恢复正常的肢体功能带来困难。所以开展假肢膝关节的研究具有重要的社会意义。本文以某七轴液压假肢膝关节为研究对象,主要研究其液压阻尼系统部分,研究目标有两个:一、由于目前国内没有专门用于液压假肢膝关节的液压油,本文的研究目的是为液压假肢膝关节制定适用于不同体重患者的液压油参数。二、为假肢膝关节的液压系统设计充油方法。为实现第一个目标,本文采用的是数值模拟与理论计算相结合的方法,结合点在于膝关节所需要的力矩。首先通过理论计算得出膝关节在转动过程中所需要的力矩,然后数值模拟假肢膝关液压系统,在数值模拟过程中不断调整液压油参数使其输出所需要的力矩。为了使假肢膝关节最后输出的力矩更接近正常人步态,本文数值模拟时采用的数据皆为正常...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容
2 正常人步态研究与七轴假肢膝关节运动学分析
2.1 正常步态研究
2.2 实验采集正常人膝关节数据
2.2.1 实验基本方法
2.2.2 实验数据处理
2.3 七轴假肢膝关节运动学分析
2.3.1 结构分析
2.3.2 瞬心位置分析
2.3.3 力矩控制轴运动数据计算
2.4 本章小结
3 七轴假肢膝关节控制轴力矩计算及液压系统仿真
3.1 控制轴力矩分析
3.1.1 对小腿进行受力分析
3.1.2 对BCF杆和CDE杆受力分析
3.1.3 对AD杆受力分析
3.2 控制轴力矩计算
3.2.1 小腿和脚的质量和质心
3.2.2 小腿转动惯量
3.2.3 小腿质心加速度、角加速度
3.2.4 控制轴力矩计算结果
3.3 液压系统建模及网格化
3.3.1 液压系统内部结构分析
3.3.2 液压系统建模
3.3.3 液压系统模型网格化
3.4 液压系统仿真模型设定
3.4.1 前处理基础设置
3.4.2 动网格模型设置
3.4.3 初始化及保存文件
3.5 液压阻尼系统仿真分析
3.5.1 确定活塞与液压缸壁面距离
3.5.2 确定调节阀位置
3.5.3 确定液压油参数
3.6 本章小结
4 假肢膝关节液压系统充油方法设计
4.1 充油方法设计
4.2 数值模拟
4.2.1 建模及网格化
4.2.2 模型设置
4.2.3 仿真分析
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]七轴假肢膝关节瞬心位置的研究[J]. 李宁,郭明恩,王彬,曹宇宸. 山东工业技术. 2018(03)
[2]基于随机森林算法的地形识别系统在主动型膝上假肢控制中的应用[J]. 张燕,郜鑫,陈玲玲,张浩淼. 中国组织工程研究. 2015(53)
[3]智能下肢假肢关键技术研究进展[J]. 杨鹏,刘作军,耿艳利,赵丽娜. 河北工业大学学报. 2013(01)
[4]我国假肢技术的研究与进展[J]. 王人成. 中国康复医学杂志. 2012(11)
[5]汶川大地震对中国康复的影响[J]. 何成奇,杨霖. 实用医院临床杂志. 2010(01)
[6]五一二汶川地震截肢伤员身体意象、假肢满意度及生活质量的研究[J]. 李奎成,李曾慧平,陈正宏,王扬春,丘开亿,刘德明,黎景波,何爱群. 中华物理医学与康复杂志. 2008 (12)
[7]假肢智能膝关节研究进展[J]. 王人成,沈强,金德闻. 中国康复医学杂志. 2007(12)
[8]全球假肢矫形器材行业先锋奥索公司进驻亚洲[J]. 上海医学. 2007(11)
[9]步行动作的生物力学原理及其步态分析[J]. 钱竞光,宋雅伟,叶强,李勇强,唐潇. 南京体育学院学报(自然科学版). 2006(04)
[10]2006年第二次全国残疾人抽样调查主要数据公报[J]. Leading Group of the Second China National Sample Survey on Disability, National Bureau of Statistics of the People’s Republic of China. 中国康复理论与实践. 2006(12)
博士论文
[1]中国成年人人体惯性参数国家标准的制定[D]. 刘静民.北京体育大学 2004
硕士论文
[1]基于喷管理论的安全阀内部流场模拟与试验研究[D]. 张清杰.华南理工大学 2016
[2]基于映射模型的假肢膝关节控制方法研究[D]. 王文俊.苏州大学 2013
[3]非结构化网格生成技术研究及应用[D]. 董亮.江苏大学 2010
[4]CIP-I智能人工腿步速控制系统的研制[D]. 赵洪涛.中南大学 2007
[5]智能假肢的控制机理及控制系统研究[D]. 王辉.河北工业大学 2005
[6]植入性大腿假肢经皮器件的有限元分析及初步动物实验[D]. 郑立.四川大学 2004
本文编号：3696791
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容
2 正常人步态研究与七轴假肢膝关节运动学分析
2.1 正常步态研究
2.2 实验采集正常人膝关节数据
2.2.1 实验基本方法
2.2.2 实验数据处理
2.3 七轴假肢膝关节运动学分析
2.3.1 结构分析
2.3.2 瞬心位置分析
2.3.3 力矩控制轴运动数据计算
2.4 本章小结
3 七轴假肢膝关节控制轴力矩计算及液压系统仿真
3.1 控制轴力矩分析
3.1.1 对小腿进行受力分析
3.1.2 对BCF杆和CDE杆受力分析
3.1.3 对AD杆受力分析
3.2 控制轴力矩计算
3.2.1 小腿和脚的质量和质心
3.2.2 小腿转动惯量
3.2.3 小腿质心加速度、角加速度
3.2.4 控制轴力矩计算结果
3.3 液压系统建模及网格化
3.3.1 液压系统内部结构分析
3.3.2 液压系统建模
3.3.3 液压系统模型网格化
3.4 液压系统仿真模型设定
3.4.1 前处理基础设置
3.4.2 动网格模型设置
3.4.3 初始化及保存文件
3.5 液压阻尼系统仿真分析
3.5.1 确定活塞与液压缸壁面距离
3.5.2 确定调节阀位置
3.5.3 确定液压油参数
3.6 本章小结
4 假肢膝关节液压系统充油方法设计
4.1 充油方法设计
4.2 数值模拟
4.2.1 建模及网格化
4.2.2 模型设置
4.2.3 仿真分析
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]七轴假肢膝关节瞬心位置的研究[J]. 李宁,郭明恩,王彬,曹宇宸. 山东工业技术. 2018(03)
[2]基于随机森林算法的地形识别系统在主动型膝上假肢控制中的应用[J]. 张燕,郜鑫,陈玲玲,张浩淼. 中国组织工程研究. 2015(53)
[3]智能下肢假肢关键技术研究进展[J]. 杨鹏,刘作军,耿艳利,赵丽娜. 河北工业大学学报. 2013(01)
[4]我国假肢技术的研究与进展[J]. 王人成. 中国康复医学杂志. 2012(11)
[5]汶川大地震对中国康复的影响[J]. 何成奇,杨霖. 实用医院临床杂志. 2010(01)
[6]五一二汶川地震截肢伤员身体意象、假肢满意度及生活质量的研究[J]. 李奎成,李曾慧平,陈正宏,王扬春,丘开亿,刘德明,黎景波,何爱群. 中华物理医学与康复杂志. 2008 (12)
[7]假肢智能膝关节研究进展[J]. 王人成,沈强,金德闻. 中国康复医学杂志. 2007(12)
[8]全球假肢矫形器材行业先锋奥索公司进驻亚洲[J]. 上海医学. 2007(11)
[9]步行动作的生物力学原理及其步态分析[J]. 钱竞光,宋雅伟,叶强,李勇强,唐潇. 南京体育学院学报(自然科学版). 2006(04)
[10]2006年第二次全国残疾人抽样调查主要数据公报[J]. Leading Group of the Second China National Sample Survey on Disability, National Bureau of Statistics of the People’s Republic of China. 中国康复理论与实践. 2006(12)
博士论文
[1]中国成年人人体惯性参数国家标准的制定[D]. 刘静民.北京体育大学 2004
硕士论文
[1]基于喷管理论的安全阀内部流场模拟与试验研究[D]. 张清杰.华南理工大学 2016
[2]基于映射模型的假肢膝关节控制方法研究[D]. 王文俊.苏州大学 2013
[3]非结构化网格生成技术研究及应用[D]. 董亮.江苏大学 2010
[4]CIP-I智能人工腿步速控制系统的研制[D]. 赵洪涛.中南大学 2007
[5]智能假肢的控制机理及控制系统研究[D]. 王辉.河北工业大学 2005
[6]植入性大腿假肢经皮器件的有限元分析及初步动物实验[D]. 郑立.四川大学 2004
本文编号：3696791
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