為解決目前應(yīng)用于假肢膝關(guān)節(jié)的磁流變阻尼器(magnetorheological damper,MRD)存在的問(wèn)題,通過(guò)建立假肢膝關(guān)節(jié)磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)參數(shù)與優(yōu)化目標(biāo)之間的關(guān)系模型;以磁流變阻尼器的低功耗化及輕量化為優(yōu)化目標(biāo),采用多目標(biāo)遺傳算法對(duì)其關(guān)鍵幾何尺寸進(jìn)行優(yōu)化,分析各參數(shù)對(duì)優(yōu)化目標(biāo)的影響,并得出最優(yōu)化的解。研究結(jié)果表明:優(yōu)化過(guò)后的假肢膝關(guān)節(jié)磁流變阻尼器的體積及功耗分別減小了21%和36%,同時(shí)其輸出阻尼力并沒(méi)有受到影響;阻尼器的功耗優(yōu)化與體積優(yōu)化之間存在相互制衡關(guān)系,因此在尋求最優(yōu)解時(shí),應(yīng)考慮實(shí)際情況的需要,選擇最為合理的參數(shù)。

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【部分圖文】：

圖1集成磁流變阻尼器的假肢膝關(guān)節(jié)示意圖

智能假肢膝關(guān)節(jié)如圖1所示,將假肢膝關(guān)節(jié)四連桿機(jī)構(gòu)直接集成在磁流變阻尼器上,使之成為一個(gè)整體,大大減小了假肢膝關(guān)節(jié)的占用空間。活塞桿通過(guò)連桿與四連桿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)搖桿相連接,用來(lái)接受與傳遞來(lái)自人體的作用力。當(dāng)假肢膝關(guān)節(jié)處于正常運(yùn)動(dòng)時(shí),活塞在人體壓力的作用下沿內(nèi)缸壁滑動(dòng),磁流變液將在活塞....

圖2磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖

假肢膝關(guān)節(jié)磁流變阻尼器采用了雙出桿結(jié)構(gòu)型式,因此不需要采用蓄能器。其中磁流變液工作于剪切模式,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。磁流變阻尼器由活塞桿、活塞、線圈和外缸體等組成,在磁流變阻尼器的內(nèi)部充滿了磁流變液。阻尼器的活塞上設(shè)有線圈,當(dāng)線圈通電時(shí),在環(huán)形間隙中將產(chǎn)生作用于磁流變液的磁場(chǎng)。....

圖3磁流變阻尼器優(yōu)化模型示意圖

圖2磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖磁流變阻尼器的阻尼力[11]計(jì)算公式如式(1)所示:

圖4等效磁阻模型

在磁路設(shè)計(jì)中,降低磁阻是提高磁效率的關(guān)鍵。磁阻就是磁通通過(guò)磁路時(shí)所受到的阻礙作用,根據(jù)高斯定理,閉合磁回路中各區(qū)域磁通量相等,因此磁阻小則磁場(chǎng)能量消耗小。磁路設(shè)計(jì)是磁流變阻尼器設(shè)計(jì)過(guò)程中極其重要的一部分,其中活塞繞線處的尺寸、線圈匝數(shù)的確定是磁路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵[12]。建立等效磁路模....

本文編號(hào)：3926623