智能假肢膝关节工作机理研究及样机设计

摘要

智能下肢假肢的研究有助于提高下肢截肢患者的生活质量，帮助他们回归社会主流，而智能假肢膝关节是智能下肢假肢的核心。本文以智能假肢膝关节为研究对象，对智能假肢膝关节工作机理和样机设计进行了研究。
　　首先，本文在研究了正常人行走的步态规律后，研究了假肢膝关节的工作机理，建立了正常人的摆动相和假肢穿戴者的摆动相动力学模型，并对正常人的摆动相和假肢穿戴者的摆动相进行了仿真。在正常人步态研究和一般假肢膝关节研究的基础上，针对智能假肢膝关节的特殊要求，研究了智能假肢膝关节的工作机理。
　　其次，在智能假肢膝关节工作机理研究的基础上，设计了智能假肢膝关节样机的机构，并介绍了样机的液压阻尼缸结构，研究了样机的阻尼调节原理。
　　再次，本文设计了智能假肢膝关节样机的控制系统，其中包括单片机模块、脚底力传感器的机构设计和硬件电路设计、角度传感器和步进电机的硬件电路设计、可识别两种步速的阻尼控制系统的软件框架设计。
　　最后，为了检验样机功能的实现情况，搭建了可以测试假肢膝关节性能的实验平台，并利用搭建的实验平台对样机进行了支撑相和摆动相的实验。