【摘要】：交通事故以及自然災(zāi)害的頻發(fā)等造成截肢者的數(shù)量急劇上升,而目前的醫(yī)療技術(shù)尚不能使肢體再生,假肢成為幫助截肢患者恢復(fù)基本生活條件的唯一有效途徑。磁流變阻尼假肢膝關(guān)節(jié)具備阻尼可控、能耗低、對外界激勵響應(yīng)快等特點,成為目前假肢應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點。現(xiàn)有磁流變阻尼假肢膝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)龐大笨重,影響了人體在運動過程中的步態(tài)質(zhì)量和患者的舒適程度,難以商品化推廣應(yīng)用。因此,研制一種性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)輕巧且價格低廉的假肢膝關(guān)節(jié)具有極其重要的學(xué)術(shù)研究及社會應(yīng)用價值。本論文基于磁流變液在磁場作用下產(chǎn)生磁流變效應(yīng)的機理,通過在傳統(tǒng)的微米級磁流變液中添加不同質(zhì)量分數(shù)的納米級磁性顆粒,研制出性能更為優(yōu)異的微納米磁流變液,并搭建了一套測試系統(tǒng),對該微納米磁流變液的力學(xué)性能進行了實驗研究;設(shè)計了一種應(yīng)用于假肢膝關(guān)節(jié)的微納米磁流變液阻尼器,通過有限元分析軟件ANSYS對該阻尼器剪切間隙中的磁感應(yīng)強度進行仿真研究,得到了微納米磁流變液阻尼器剪切間隙中的磁感應(yīng)強度與外加電流之間的關(guān)系,驗證了阻尼器磁路設(shè)計的合理性。為了更好的模擬人體在運動過程中的步態(tài),將假肢膝關(guān)節(jié)機構(gòu)簡化為平面四連桿機構(gòu),機構(gòu)的上下連桿分別與殘肢接受腔和微納米磁流變液阻尼器相連,設(shè)計出新型的微納米磁流變阻尼假肢膝關(guān)節(jié),并模擬了人體在平地行走中的膝關(guān)節(jié)運動狀態(tài),為微納米磁流變阻尼假肢膝關(guān)節(jié)的進一步研究提供了理論和實驗依據(jù)。
【圖文】：

第 1 章 緒論及意義故及自然災(zāi)害的頻發(fā)，導(dǎo)致截肢患者的數(shù)量急約有 3000 萬人需要假肢和矯形器，亞洲約有 67 1.1)，非洲有 170 萬膝上截肢者，南美洲有 7發(fā)展中國家 90-95%的膝上截肢患者不具備任何費用[4]。而我國約有 44 萬下肢截肢者[5]，且每日常活動發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，既要在站立體在行走過程中屈曲運動的靈活性，截肢患者[6, 7]，還因肢體殘缺和步態(tài)異常而承受生理和社會壓力[8]，在促使殘缺肢體再生的醫(yī)療修復(fù)肢者重返正常生活是補償其運動功能的唯一可

第 4 頁上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 碩士學(xué)位論文阻力屈伸(彈簧存儲能量)，在擺動期實現(xiàn)無阻力的屈伸運動(彈簧釋放所存儲的能量)。這種假肢膝關(guān)節(jié)的驅(qū)動力矩主要是依靠患者殘肢實現(xiàn)運動控制，實現(xiàn)難度低，且行走步速固定，，是市場上的主流產(chǎn)品。但被動膝關(guān)節(jié)在行走過程中不提供主動助力，膝關(guān)節(jié)力矩不能根據(jù)正常步態(tài)的過渡進行調(diào)整，運動協(xié)調(diào)功能差，難以保證在步速變化及復(fù)雜的路況條件下(如上下坡道)實現(xiàn)較高穩(wěn)定性的行走，舒適性欠缺，與正常人體自然、協(xié)調(diào)的步態(tài)相比，存在較大的差距[17, 18]，仍需進一步提升步態(tài)的對稱性以及自然性[19]。另外若沒有足夠的阻尼緩沖，在擺動期結(jié)束時會對殘肢末端造成沖擊，因此，其對阻尼的要求較高。缺失部分肌肉所能傳遞的能量需截肢者消耗大量的新陳代謝能量(大約多出60%來進行補償。
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R318.1;TB383.1

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本文編號：2608794