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变刚度膝关节柔性辅具设计与实验研究

变刚度膝关节柔性辅具设计与实验研究

作者：赵晨宇吉林大学

学位级别：硕士

随着社会与科学的发展,人机融合技术的出现,为提高人体运动的能力和效率提供了方法,使得外骨骼、柔性助力服等辅助装置得到了广泛的研究。外骨骼能够增强人体行动能力、减轻负重,在军事和医疗领域有着巨大的发展前景,但是外骨骼体积大... 详细信息

随着社会与科学的发展,人机融合技术的出现,为提高人体运动的能力和效率提供了方法,使得外骨骼、柔性助力服等辅助装置得到了广泛的研究。外骨骼能够增强人体行动能力、减轻负重,在军事和医疗领域有着巨大的发展前景,但是外骨骼体积大、质量大、需要能源供给且与人体匹配度不高,难以广泛应用于日常生活领域,而柔性辅具具有灵活性强、人体舒适性高的特点,能够弥补外骨骼的不足。本文设计一款基于柔性机织物,利用仿生变刚度原理构造的变刚度膝关节辅具,以通过调控并优化膝关节刚度来降低运动消耗,提升人体运动能力。研究内容包括以下方面:1.使用人体步行时一个步态周期内膝关节运动学和动力学分析方法,利用步频、步速、步幅等运动学参数以及膝关节的力矩、偏转角等动力学参数,给出步态周期中膝关节刚度与人体运动代谢成本的关系即随着膝关节刚度增加,代谢成本先减小后增加,研究不同速度下的膝关节刚度与代谢成本间的变化情况,阐述变刚度膝关节柔性辅具对人体运动经济性的影响机理。2.分析鲨鱼皮肤及躯干刚度变化的机理,分析辅具利用该机理的可行性,并利用其设计以纤维角度调控刚度的柔性机织物构件,研究构件的工作原理,最终利用该机理,实现膝关节柔性辅具刚度的变化。3.建立柔性纺织物的结构模型,对选用材料和织物纤维的结构进行研究与分析,给出选用标准与方法,并对其进行材料力学以及细观力学分析,研究织物细观结构中的纤维角度对织物刚度的影响规律,并利用COMSOL仿真实验方法,研究受力方向与机织物中经编方向成不同角度的情况下的应力-应变关系,获得在不同角度下的刚度变化规律。基于均匀边界条件假设,利用代表体元的特点,确定纤维角度和织物伸长量之间的变化关系,最终确定纤维角度与机织物的刚度变化关系。4.设计并制作实验所需的具有不同刚度的机织物材料,并将其安装在实验辅具上,穿戴后进行步行运动,利用高驰POD功率计对过程中步频、跑步功率等数据进行测量,用其计算出膝关节刚度和代谢成本。根据人体膝关节在穿戴不同参数辅具条件下的刚度情况,得到变刚度柔性辅具机织物纤维角与代谢之间的关系,用以评价人体运动经济性。5.最终对通过调节织物纤维角,改变辅具穿戴后关节刚度的方法进行验证,并阐明对于人体运动经济性的优化机制及其可行性。

关键词：柔性外骨骼辅具人体增强运动经济性变刚度

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3D打印技术在糖足辅具中的应用与研究进展

西部皮革 2022年第13期44卷 87-89+93页

作者：宋欣欣弓太生李文博黄佳鑫孔心怡王倩林玉娇陕西科技大学设计与艺术学院轻化工程国家级试验教学示范中心(陕西科技大学)

使用糖足辅具可有效改善糖足患者足底压力分布，但传统批量生产的鞋垫无论是设计还是生产工艺都无法满足患者的足部个性化需求。使用3D打印定制糖足辅具可利用其快速成型的特点，对定制辅具进行优化设计，使其能在有效降低足底峰值压力... 详细信息

使用糖足辅具可有效改善糖足患者足底压力分布，但传统批量生产的鞋垫无论是设计还是生产工艺都无法满足患者的足部个性化需求。使用3D打印定制糖足辅具可利用其快速成型的特点，对定制辅具进行优化设计，使其能在有效降低足底峰值压力的同时，节约时间和经济成本。文章综述了制鞋行业主要使用的3D打印技术、糖足及糖足辅具的应用现状及发展前景，为3D打印糖足辅具的设计提供研究方向。

关键词： 3D打印糖尿病糖足足底压力辅具

用良技和善心弥合生命的裂缝——记全国技术能手、国家康复辅具研究中心北京辅具装配部技术主任姚娟

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中国民政 2023年第11期 51-53页

作者：李雪《中国民政》编辑部

讲述间,她有时低首折着衣角,有时盯着某处陷入回忆,动情时拭去眼角的泪,讲技术要点时会在本子上画草图……就连她的背景板也是如此安静:9楼窗外没有高楼参差,变化的唯有午后天光.如果说内秀诚恳是技术人员的特质,那么面前这个扎着马尾... 详细信息

讲述间,她有时低首折着衣角,有时盯着某处陷入回忆,动情时拭去眼角的泪,讲技术要点时会在本子上画草图……就连她的背景板也是如此安静:9楼窗外没有高楼参差,变化的唯有午后天光.如果说内秀诚恳是技术人员的特质,那么面前这个扎着马尾的娇小身体还蕴藏着坚韧而温柔的力量.她叫姚娟,国家康复辅具研究中心北京辅具装配部技术主任、"全国技术能手"称号获得者.

关键词：全国技术能手辅具技术人员背景板技术要点

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基于焊接角变形的辅具优化设计

机械制造文摘（焊接分册） 2023年第5期 42-45,48页

作者：孙全喜王伟石智成宋亚辉李海豹梁家煜尹飞中国兵器工业集团第五二研究所内蒙古包头014034 陆军装备部驻南京地区军事代表局驻烟台地区军事代表室山东烟台264000

钣金制作是金属加工的一种综合性工艺,焊接作为其中重要环节之一,对于成品的质量精度有着不可或缺的影响。然而,在此过程中由于温度及应力产生的变形,经常导致焊件焊后的尺寸精度达不到要求;为降低后期修复成本并提高成品合格率,辅具设... 详细信息

钣金制作是金属加工的一种综合性工艺,焊接作为其中重要环节之一,对于成品的质量精度有着不可或缺的影响。然而,在此过程中由于温度及应力产生的变形,经常导致焊件焊后的尺寸精度达不到要求;为降低后期修复成本并提高成品合格率,辅具设计与优化成了焊接过程重要的部分,但辅具设计并不是简单成品外轮廓的描绘,需要综合考虑到焊接变形量和可操作性,变形量的计算与预测成为其中重要因素,以此得到适当的辅具,进而使成品的相关尺寸均在要求误差范围之内,达到设计标准,进一步提高经济效益。

关键词：钣金焊接辅具变形量预测

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一种开槽加工辅具的研究

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2022年第6期 166-169页

作者：李海豹刘泽林王鹏柴东升宋亚辉内蒙金属材料研究所内蒙古包头014030

在机械加工生产过程中,机械冷加是一门最为普遍的专业,也是一门最为关键的专业,主要包括车、铣、刨、磨、钳等机械加工。特别是典型类、箱体类、复杂型面零件的加工生产,应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命,也是使机械制造业... 详细信息

在机械加工生产过程中,机械冷加是一门最为普遍的专业,也是一门最为关键的专业,主要包括车、铣、刨、磨、钳等机械加工。特别是典型类、箱体类、复杂型面零件的加工生产,应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命,也是使机械制造业进入一个全新的时代,提高机械制造业的制造水平,能够保障生产出高质量、多品种、高性能的机械产品。其中会包含各种孔、槽、曲面、台阶等相关结构。在圆柱体上开槽一般用分度头装夹加工,在精度要求不高的情况下,用平口虎钳直接装夹找正加工。大批量圆柱体上开槽,槽的位置精度和分中精度要求较高的情况下,使用以上加工方法,对于每一件工件保证安装定位正确的情况下,操作员工的工作量就会极大的提高。本文主要阐述一种在圆柱体上开槽加工辅具的设计与制作。

关键词：辅具数控加工开槽刀具

重度失能老人使用辅具的满意度及影响因素研究

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中国康复 2023年第10期38卷 637-640页

作者：张霞王凌宵杨永学马福军周莉华成都市第五人民医院(成都中医药大学附属第五人民医院/第二临床医学院成都市老年疾病研究所)老年医学科四川成都611130 成都市第五人民医院(成都中医药大学附属第五人民医院/第二临床医学院成都市老年疾病研究所)培训科四川成都611130

目的:调查重度失能老人辅具使用现状,探讨影响失能老人辅具使用满意度的因素,探知其满意度心理偏向,为后续服务提供方向与参考。方法:采用便利抽样法抽取成都市躯体重度失能老人4883例作为研究对象,使用Mao等修订的魁北克辅助科技使用... 详细信息

目的:调查重度失能老人辅具使用现状,探讨影响失能老人辅具使用满意度的因素,探知其满意度心理偏向,为后续服务提供方向与参考。方法:采用便利抽样法抽取成都市躯体重度失能老人4883例作为研究对象,使用Mao等修订的魁北克辅助科技使用者满意度评估量表(QUEST2.0)进行问卷调查,采用单因素分析和多元线性回归分析探讨影响辅具使用满意度的影响因素。结果:失能老人对辅具的总体满意度为49.12±9.73(3.77±0.75),总体满意度偏度值为-0.063(负偏态),整体满意度在一般和满意之间。通过多元线性回归分析满意度的影响因素,结果显示:年龄、照顾者类型、接受辅具健康教育、接受辅具适配指导是正向独立影响因素(均P辅具使用满意度在一般与满意之间,有提升空间,加强辅具人才的专业化和职业化建设、加强辅具健康教育及适配指导、广泛开展宣传、提高群众对辅具的认知,可有效提高辅具使用者的满意度,体现“以人为本”、“专业化”的健康服务价值观。

关键词：失能老人辅具使用者满意度

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辅具创新从身体赋能到福祉实现

三月风 2023年第6期 10-11页

作者：冯欢白帆王雨萌张西蒙刘柳不详

刚刚过去的5月,第15届中国国际福祉博览会暨中国国际康复博览会在北京的初夏中热闹开幕。这场以康复辅具为主要展示内容的国际博览会重新点燃了疫情之后的残疾人辅具市场。

关键词：辅具博览会残疾人福祉展示内容

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辅具中颈托的体外细胞毒性试验研究

中国康复理论与实践 2018年第2期24卷 229-232页

作者：栾会芹谷慧茹闫和平张莹莹樊瑜波国家康复辅具研究中心北京市100176 北京市老年功能障碍康复辅助技术重点实验室北京市100176 民政部康复辅具分析评定重点实验室北京市100176 康复辅具评价重点实验室北京市100176

目的研究辅具中颈托的体外细胞毒性,调查中国市售颈托的细胞毒性现状。方法参照GB/T 16886.5-2003和GB/T 16175-2008体外细胞毒性的实验原则,采用显微镜观察与噻唑蓝比色法,在小鼠成纤维细胞(L929株)上对4种不同品牌颈托进行细胞毒性检... 详细信息

目的研究辅具中颈托的体外细胞毒性,调查中国市售颈托的细胞毒性现状。方法参照GB/T 16886.5-2003和GB/T 16175-2008体外细胞毒性的实验原则,采用显微镜观察与噻唑蓝比色法,在小鼠成纤维细胞(L929株)上对4种不同品牌颈托进行细胞毒性检测。结果颈托浸提浓度为0.1 g/ml时,颈托D的细胞毒性反应为3级,颈托A为2级,颈托B与颈托C的细胞毒性反应均为1级。颈托浸提液浓度为0.2 g/ml时,颈托A与颈托D的细胞毒性反应均为4级,而颈托B与颈托C的细胞毒性反应均为2级。结论受试颈托均有不同程度的细胞毒性反应。颈托A与颈托D细胞毒性反应级别较高。

关键词：辅具颈托细胞毒性噻唑蓝比色法

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“让更多行动不便的人生活便捷如意”

中国社会工作 2024年第17期 19-19页

作者：王杨杨不详

我是一名辅具适配师,在山东欣悦健康科技有限公司从事辅具开发与适配应用工作已10年有余。辅具是针对人体病态辅助治疗达到康复的器具,包括护颈椎、护腰、护膝关节、拇外翻矫正器、轮椅、假肢、拐杖等。目前,我国康复辅具产品种类达几百... 详细信息

我是一名辅具适配师,在山东欣悦健康科技有限公司从事辅具开发与适配应用工作已10年有余。辅具是针对人体病态辅助治疗达到康复的器具,包括护颈椎、护腰、护膝关节、拇外翻矫正器、轮椅、假肢、拐杖等。目前,我国康复辅具产品种类达几百种,且同一种类的产品也有不同的特点和性能,是否选对辅具直接影响患者的使用感受和康复效果。因此,辅具适配十分重要,这也是我们工作的价值所在。

关键词：拇外翻矫正器辅具膝关节康复效果