發(fā)布時(shí)間：2020-03-23 02:24

【摘要】：假肢作為殘障人士重返社會的有力輔助,正在向著智能化的方向發(fā)展。假肢使用者中又有很大一部分是單側(cè)經(jīng)股截肢患者,保留有較多殘肢,但失去了膝關(guān)節(jié)。由于技術(shù)水平的限制,我國目前的下肢假肢制造水平難以滿足廣大殘障人士的需求,研究更加智能的下肢假肢對改善他們的生活狀況有重要的意義。本文基于有限狀態(tài)機(jī)的原理,針對此種類型的假肢膝關(guān)節(jié),研究了一種控制方法。本文以健康腿各關(guān)節(jié)的軌跡作為下肢假肢控制的理想目標(biāo),搭建了下肢運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集平臺,使用PhaseSpace相機(jī)陣列采集了健康人體的下肢運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),使用相關(guān)軟件編寫計(jì)算程序,處理原始數(shù)據(jù),計(jì)算出膝關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度變化規(guī)律;將人體膝關(guān)節(jié)抽象成簡化模型,求得在各種路況中可能出現(xiàn)的最大、最小力矩。假肢膝關(guān)節(jié)的控制方法有多種,本文從位置控制的角度進(jìn)行研究,基于FSM數(shù)學(xué)原理,建立了假肢膝關(guān)節(jié)控制模型,在選擇兩相混合式步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源后,計(jì)算出一種驅(qū)動(dòng)電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號及脈沖頻率變化規(guī)律。實(shí)際的下肢假肢在單個(gè)步態(tài)區(qū)間內(nèi)會出現(xiàn)運(yùn)行偏差,本文對該問題采用迭代學(xué)習(xí)控制(ILC)的方法,研究了單個(gè)周期的步態(tài)的調(diào)節(jié)方法,并做出了理論分析曲線�？紤]了步態(tài)區(qū)間切換的兩種不理想情況:過早/不及時(shí),并給出了相應(yīng)的對策。以足底壓力的變化規(guī)律作為步速測量的數(shù)據(jù)來源,根據(jù)區(qū)間占總周期的比例反求步速。由假肢的步速適應(yīng)問題和步態(tài)周期內(nèi)部調(diào)節(jié)兩個(gè)問題的研究,指出各項(xiàng)指標(biāo)的改善并非孤立,而是具有一定的關(guān)聯(lián)性。在平地前進(jìn)模式下,將計(jì)算得到的理論控制信息用于電機(jī)仿真,并采用脈寬調(diào)制方法,計(jì)算得到另一種控制信息,分別使用兩種方法對電機(jī)按位置控制,比較了仿真結(jié)果�？隙饲笆鲅芯康目煽啃�。在行走以外的運(yùn)動(dòng)模式中,建立了按照力矩控制電機(jī)的仿真模型。對本文的假肢膝關(guān)節(jié)控制方法做了總結(jié)。
【圖文】：

來源來自國家康復(fù)輔具研究中心。研究背景和意義由于各種因素造成的殘障給人們帶來極大不便，根據(jù)我國 2006 年進(jìn)抽樣調(diào)查”，由于創(chuàng)傷或本身的血管類疾病等，殘疾人中又有不小的截肢者，他們希望重返社會，回歸健康生活[1]。肢者來說，裝配假肢是恢復(fù)大腿功能的唯一途徑。根據(jù)傷殘程度不同假肢有膝上假肢（Above-KneeProsthesis）、假腳、踝關(guān)節(jié)假肢等。本肢膝關(guān)節(jié)屬于膝上假肢，特點(diǎn)在于大腿部分有較長的殘端可以起到支的假肢僅具有簡單的支撐功能，雖然在形狀上努力接近人體，但其效行走體驗(yàn)的改善十分有限。盡管如此，人們?nèi)匀蛔巫尾痪氲靥剿餍滦偷牡漠a(chǎn)品，到了近代，假肢已經(jīng)不完全是簡單的支撐物，而是有了一些節(jié)，如圖 1-1。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文1 國外假肢膝關(guān)節(jié)研究現(xiàn)狀國際上，關(guān)于膝上假肢的研究開展得十分廣泛，以下簡要介紹英國、日本冰島、美國等的研究狀況。1986 年，日本兵庫縣的義肢研究員中川等人提出了世界上第一種可主動(dòng)規(guī)律的人造膝技術(shù)思路[9]，即使用微處理器調(diào)節(jié)針閥開度，使阻尼實(shí)時(shí)假肢擺動(dòng)，裝配這種膝關(guān)節(jié)的下肢假肢屬于智能型假肢。上世紀(jì)末，英國特公司（Blatchford）取得了技術(shù)許可，該公司的工程師根據(jù)中川的技術(shù)構(gòu)出智能假肢 IP（Endolite’s IntelligentProsthesis），它是世界上第一款使用控制的假肢，，隨后該公司又對 IP 性能進(jìn)行完善，研制出 IP+[10]。Blatchf后在膝上假肢領(lǐng)域研發(fā)了大量產(chǎn)品，IP 系列的最新一代稱為 SmartIP，如）、（b）所示[11]。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R496;TP273

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3 王人成;假肢技術(shù)的研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢[J];中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志;2005年07期

4 狄亞;;假肢技術(shù)要與醫(yī)學(xué)相結(jié)合[J];醫(yī)學(xué)與哲學(xué);1986年04期

5 張永明;;假肢踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的仿生設(shè)計(jì)[J];北方交通大學(xué)學(xué)報(bào);1988年02期

6 牟萍;;西德假肢矯形器技術(shù)現(xiàn)狀[J];中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志;1988年02期

7 沈凌;張琳琳;朱明;;假肢技術(shù)課程教學(xué)探索與研究[J];衛(wèi)生職業(yè)教育;2018年18期

8 余艷萍;呂越奇;;湖北省假肢裝配產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策研究[J];當(dāng)代經(jīng)濟(jì);2018年19期

9 王人成;;我國假肢技術(shù)的研究與進(jìn)展[J];中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志;2012年11期

10 ;假肢技術(shù)[J];少年電腦世界;2015年09期

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1 張更林;金寶士;張宇光;;人體下肢假肢發(fā)展概況[A];2002年黑龍江省機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2002年

2 婁季鶴;趙春安;牛希華;馬文元;陳志堅(jiān);邱長虹;;燒傷截肢臨床分型探討[A];全國燒傷創(chuàng)面處理、感染專題研討會論文匯編[C];2004年

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1 何智;現(xiàn)代科技促進(jìn)假肢技術(shù)發(fā)展[N];中國醫(yī)藥報(bào);2013年

2 本報(bào)記者 錢煒;高校呼喚假肢矯形工程專業(yè)[N];科技日報(bào);2008年

3 通訊員 艾利;英取得假肢技術(shù)新突破[N];醫(yī)藥導(dǎo)報(bào);2006年

4 湖北日報(bào)全媒記者 楊麟 通訊員 張倩;給殘疾人增添一分舒適[N];湖北日報(bào);2019年

5 執(zhí)筆 中國青年報(bào)·中青在線記者 曹憶蕾;山就在那里[N];中國青年報(bào);2016年

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8 ;櫛風(fēng)沐雨68年 為殘疾人修復(fù)受傷的翅膀[N];湖北日報(bào);2019年

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9 張浩淼;主動(dòng)型膝上假肢的準(zhǔn)滑�？刂蒲芯縖D];河北工業(yè)大學(xué);2016年

10 呂榮安;主被動(dòng)踝關(guān)節(jié)假肢與控制方法試驗(yàn)研究[D];華東理工大學(xué);2018年

本文編號：2596024