机械工程学报
機械工程學報
궤계공정학보
CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
2013年
11期
106-113
,共8页
甘云%李祥%桑元俊%DANIEL S U%罗云
甘雲%李祥%桑元俊%DANIEL S U%囉雲
감운%리상%상원준%DANIEL S U%라운
接受腔%生机界面%压力可变%负刚度
接受腔%生機界麵%壓力可變%負剛度
접수강%생궤계면%압력가변%부강도
Prosthesis socket%Human-machine interface%Pressure-adjustability%Negative stiffness
功能性假肢接受腔需要同时具备穿戴舒适性与力及运动的传递功能,两者对人机界面提出刚柔特性相反的要求,对接受腔的设计形成了矛盾.针对这一矛盾,提出分时间歇和分区交替承载的界面压力可控式假肢接受腔设计概念,以最大化其功能传递性,并且避免残肢软组织长时间承受过高载荷.设计一种负刚度挤压腔体单元,通过抽真空方式驱动腔体单元收缩改变接受腔内壁形状,实现接受腔对残肢软组织适配界面的刚柔特性协调及快速转换.理论分析负刚度挤压腔体单元的力学特性,该特性使其对软组织松紧挤压转换所需的驱动力小,有利于小型化驱动单元,同时也使接受腔对软组织具有过载保护的功能.以该单元为基础构建假肢接受腔试验模型,并对其界面压力响应特性进行试验评价,初步实现了对接受腔界面压力的控制,并证明了该设计方案可以同时提高接受腔的功能传递性和舒适安全性.
功能性假肢接受腔需要同時具備穿戴舒適性與力及運動的傳遞功能,兩者對人機界麵提齣剛柔特性相反的要求,對接受腔的設計形成瞭矛盾.針對這一矛盾,提齣分時間歇和分區交替承載的界麵壓力可控式假肢接受腔設計概唸,以最大化其功能傳遞性,併且避免殘肢軟組織長時間承受過高載荷.設計一種負剛度擠壓腔體單元,通過抽真空方式驅動腔體單元收縮改變接受腔內壁形狀,實現接受腔對殘肢軟組織適配界麵的剛柔特性協調及快速轉換.理論分析負剛度擠壓腔體單元的力學特性,該特性使其對軟組織鬆緊擠壓轉換所需的驅動力小,有利于小型化驅動單元,同時也使接受腔對軟組織具有過載保護的功能.以該單元為基礎構建假肢接受腔試驗模型,併對其界麵壓力響應特性進行試驗評價,初步實現瞭對接受腔界麵壓力的控製,併證明瞭該設計方案可以同時提高接受腔的功能傳遞性和舒適安全性.
공능성가지접수강수요동시구비천대서괄성여력급운동적전체공능,량자대인궤계면제출강유특성상반적요구,대접수강적설계형성료모순.침대저일모순,제출분시간헐화분구교체승재적계면압력가공식가지접수강설계개념,이최대화기공능전체성,병차피면잔지연조직장시간승수과고재하.설계일충부강도제압강체단원,통과추진공방식구동강체단원수축개변접수강내벽형상,실현접수강대잔지연조직괄배계면적강유특성협조급쾌속전환.이론분석부강도제압강체단원적역학특성,해특성사기대연조직송긴제압전환소수적구동력소,유리우소형화구동단원,동시야사접수강대연조직구유과재보호적공능.이해단원위기출구건가지접수강시험모형,병대기계면압력향응특성진행시험평개,초보실현료대접수강계면압력적공제,병증명료해설계방안가이동시제고접수강적공능전체성화서괄안전성.