具有可变位移的磁铁磁体阻尼器 永久磁铁用于协助下肢外骨架的负荷转移
概括
一种新型的磁力雷奥学 (MR) 阻尼器使用可变位移的永久磁铁,在外骨中提供稳定,长期的人类负载辅助. 这种设计大大降低了地面反应力,有助于承重能力.
科学领域:
- 机器人和生物力学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 磁流体阻尼器 (MR) 用于阻尼应用,但传统设计在长时间运行时会受到热引起的磁场衰变的影响.
- 外骨需要可靠的缓冲系统,以有效地协助人类的负载转移.
研究的目的:
- 为外骨关节提出和评估一种新的MR阻尼器,可以克服传统设计的局限性.
- 增强人力负载转移援助,减少用户的物理负担.
主要方法:
- 开发了一种新的MR阻尼器设计,使用可变位移永久磁铁来控制输出阻力扭矩.
- 采用有限元建模来优化磁铁和分离器尺寸,以获得最大输出扭矩和均分布.
- 试验性地对MR阻尼器进行了表征和校准,以控制可控的操作.
- 人类实验使用配备MR阻尼器的外骨进行,分析地面反应力 (GRF).
主要成果:
- 新型MR阻尼器实现了高扭矩质量密度 (8.83Nmm/g) 和扭矩体积密度 (48.7N/mm2),并证明了长期使用的稳定性.
- 人类实验显示,峰值GRF显著减少:在早期姿势阶段24.14%,在后期姿势阶段19.77%.
- 使用净负载效益 (NLB) 和净力效益 (NFB) 指标的评估证实了外骨的有效性.
结论:
- 拟议的可变位移永久磁铁MR阻尼器为基于外骨架的人类承重辅助提供了稳定有效的解决方案.
- 这种创新的设计大大降低了佩戴者的负载,提高了辅助外骨的性能和可用性.


