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Updated: Jan 15, 2026
06:36
Lower Limb Biomechanical Analysis of Healthy Participants
Published on: April 15, 2020
9.5K
下肢外骨架的优化设计基于人类生物机械分析
Lizhen Zhang1, Mengxiang Zhu1, Bo Jiang1
1College of Engineering Science and Technology, Shanghai Ocean University y, Shanghai, 201306, China.
Computers in biology and medicine
|October 12, 2025
概括
本研究引入了使用生物机械模拟的被动下肢外骨设计方法. 最佳的扭矩弹刚度降低了膝盖力和代谢率,验证了模拟结果.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 人机系统 人机系统
- 整形器械和假肢
背景情况:
- 外骨研发往往忽视了原型前的生物机械冲击分析.
- 这导致设计周期延长,研发成本增加.
- 需要采用模拟驱动的方法来优化被动下肢外骨架设计.
研究的目的:
- 提出和验证一个被动下肢外骨优化设计方法.
- 分析结构参数对人类生物力学的影响.
- 为了减少外骨开发的研发成本和设计时间.
主要方法:
- 在AnyBody软件中开发了一个人体外骨肌肉骨合模型.
- 在SolidWorks中设计了一个特定对象的下肢外骨模型.
- 进行逆动力学模拟,分析扭流弹刚度对膝关节力量,新陈代谢率和肌肉激活的影响.
主要成果:
- 75Nm/rad的最佳扭矩弹刚度将膝关节的关节力和代谢率降至最低.
- 外骨显示下肢肌肉激活的显著减少.
- 模拟数据显示了与实验表面EMG信号的高相关性 (R2>0.976).
结论:
- 拟议的基于AnyBody的模拟方法可以实现低成本,快速设计被动下肢外骨.
- 优化结构参数,如扭力弹刚度,可以增强外骨架的辅助效应.
- 需要使用物理原型进行进一步的实验验证,以确认理论发现.
