一种半活跃的膝关节假体,基于柔性软膀和不规则的四条连接机制
Xiaosen Lv1, Xianwen Wang2, Haoteng Wang1
1School of Mechanical Engineering, Tianjin University, 135, Yaguan Road, Tianjin, 300072, China.
Bioinspiration & biomimetics
|February 19, 2026
概括
这项研究引入了一种新的气动半活跃膝盖 (SAK) 假肢,使用软膀和链接. 它提供了主动延伸和被动曲,模仿人类膝盖运动,以更好地协调假肢.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 康复工程 康复工程 康复工程
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
背景情况:
- 开发先进的假肢设备对于改善下肢损伤患者的行动能力和生活质量至关重要.
- 现有的假膝盖往往缺乏为最佳步态和用户舒适性所需的细微控制和自然运动.
研究的目的:
- 介绍一款新型多中心气动半活跃膝盖 (SAK) 执行器,旨在改善假肢功能.
- 通过实验测试分析SAK的驾驶特性并验证其性能.
主要方法:
- 一个灵活的软膀和一个不规则的四条连接机制被整合在一起,以创建SAK,使主动延伸和被动曲成为可能.
- 虚拟工作原理被用来分析执行器的驱动特性.
- 开发了一个专门的下肢测试平台,以准确测量扭矩,消除执行器重量的影响.
主要成果:
- 该SAK证明了由气动膨胀驱动的活跃延伸扭矩和来自弹性回收装置的被动屈曲扭矩.
- 实验结果显示,测量的输出扭矩与特定角范围内的计算值密切匹配.
- 弹性回收装置实现了预期的性能,提供0.56Nm的最大回收扭矩.
结论:
- 开发的SAK提供了即时的旋转中心 (ICR) 轨迹,与人类膝关节结合,增强假肢-人体协调.
- SAK具有优势,包括低成本,紧的结构和单调的控制,使其成为假肢应用的有希望的解决方案.
