摘要：目的:膝-踝假肢的动力学模型是一个高阶、非线性、强耦合的系统。假肢膝踝关节运动之间存在耦合性,这种耦合性会导致系统控制效果不理想,甚至不可控。需设计解耦器简化膝-踝假肢系统动力学模型,降低假肢关节间的耦合度,提高系统的控制效果。方法:首先根据拉格朗日方程分别建立下肢假肢支撑步态阶段与摆动步态阶段的动力学模型;然后设计积分型解耦器,在假肢动力学模型之前串联积分型解耦器,将假肢模型简化成多个单输入、单输出的系统;最后利用自适应迭代学习控制算法对解耦前后的膝-踝假肢的各关节运动轨迹进行跟踪。结果:解耦后的膝-踝假肢系统收敛速度加快且收敛误差降低。结论:积分型解耦器可以简化假肢系统动力学模型,降低假肢关节间的耦合度,提高系统的控制效果。

摘要：提出一种数字曲线的自适应特征点提取算法.并采用此算法定义了一种新的文件格式,设计了足底矫形器CAD软件的数据输出接口,完成了CAD软件与足底矫形器CAM数控平台设备的对接.结果表明,该算法改进了原有CAM数控平台的加工模式,大大减少了数控加工的数据点,提高了生产效率.并且此提取算方法对不同精度的加工要求有很好的适应性,对今后改进曲线拟合方法有良好的扩展性.

摘要：生理参数监测是一种集现代医学技术、传感器技术、计算机技术等多学科于一体的综合技术,生理参数对医生诊断有着重要作用。在老龄化的社会背景下,使用无线装置对老年人进行生理参数监测,能够实时获取老年人生理信息,对老年疾病的预防和救治具有重要意义。为了实现对空巢老人健康状况的远程实时监护及报警,使空巢老人得到及时有效地救助。以智能家居为技术平台,将基于ZigBee协议的无线体域网作为智能家居的子系统,设计实现了面向生理参数监测的智能家居系统。该系统不仅实现了智能家居的安防监测、家电控制等功能,还实现了对人体生理参数(心电波、心率、无创血压、血氧饱和度、呼吸和体温)的远程实时监测与报警。经测试,系统达到了预期设计要求。

摘要：目的:为了克服手工制作假肢接受腔的缺点,将计算机辅助制造技术用于加工假肢接受腔,提高接受腔的质量和加工效率,减少对操作者知识和经验的要求。方法:基于先进制造平台建立假肢接受腔计算机辅助制造系统,进行系统的硬件设计和软件实现。先进制造平台的主要部件包括工控机,运动控制卡,松下全数字交流伺服控制系统,丝杠导轨,铣刀主轴电机,变频器,开关电源,限位开关及接近开关。软件主要包括参数设置、测试机器及开始加工 3 个功能模块。通过设置不同的指令脉冲输入和驱动器参数,调试出不同的电机转速。结果:实验结果显示,电机不仅有着自我保护的最高转速限制,而且即使在极低速运转的情况下,电机的运转现象仍然非常平稳,不会出现振动现象,更符合假肢接受腔的加工特点,可以加工出满足残疾人需要的高质量假肢接受腔。结论:基于先进制造平台的假肢接受腔计算机辅助制造系统可以克服手工制作的缺点,确保产品质量,降低成本。可以把优秀假肢制作师长期积累的经验编入计算机设计程序,减少对操作者知识和经验的要求,提高假肢接受腔一次制作成功率,降低接受腔的质量不确定性,从根本上改变了过去依靠手工设计、测量、取型、修型等落后的生产模式。

摘要：采用工控机+运动控制卡+高效交流伺服系统的结构,以PC作为运动控制的核心处理部分,运动控制卡负责整个运动控制的细节,并以VC++6.0作为开发工具,开发了具有开放式、通用性、灵活性的足底矫形器CAM系统软硬件平台。将CAM系统引入足底矫形器设计加工中,不但提高了产品质量也使生产周期大为缩减。

摘要：目的:电动下肢假肢具有较强的非线性和耦合性,针对假肢在不同地形间行走时存在的外部扰动问题,本文提出了积分滑模控制策略。方法:采集人体下肢在平地、上/下斜坡及上/下楼梯五种路况下的运动信息,根据足底压力信息将不同路况的一个完整步态周期划分为支撑期及摆动期两个模态,并分别进行人体下肢运动学分析;利用拉格朗日方程建立假肢支撑期与摆动期的动力学模型;在五种运动模式下,设计积分滑模控制器对假肢进行控制,并进行联合仿真验证。结果:膝踝假肢轨迹跟踪收敛速度加快,误差降低。结论:积分滑模控制器对于外部扰动具有明显的补偿作用,提高了假肢在多路况行走时的控制效果。

摘要：鉴于心电监护产品的现状以及嵌入式平台的优势,提出一种基于WinCE操作系统的心电实时显示分析系统的设计。系统能够在实时监护过程中同步识别出每个心电周期并进行相应处理。首先介绍了系统的组成,接着提出了软件部分的设计方法。在第三部分数据分析算法中阐述了数据预处理阶段中值滤波器和平滑滤波器的设计,差分斜率算法识别QRS波群的过程。最后使用BioSim-12型心电信号发生器产生各种类型的心电信号,测试系统的工作性能,经过测试系统运行稳定,信号的检出准确率达96%以上。

摘要：通过对自平衡控制系统在室内无障碍智能助行器运动操控方式设计上的应用研究,设计了一种用户重心操控方式:只依靠用户身体重心的偏移,即可对室内智能助行器进行运动操控.内置的陀螺仪检测重心的变化产生的倾角,基于传感器数据,智能助行器内部计算机辨别出用户的运动方向和速度,通过驱动控制,机体可做出与人体倾斜相对应的反应,达到平稳又不失敏捷的动作,实现仅凭借身体重心的移动就可自由移动的简易操作.与传统操控方式相比,对于下肢残障者以及老年性疾病等行走功能障碍者,该操控方式设计具有更好的易用性和高效性,属于"直觉设计",更加人性化,适合在室内环境使用.

摘要：目的建立拇外翻足有限元模型,研究不同拉力下第1、2跖列的应力及位移变化情况。方法将采集的拇外翻病人足部CT图像导入Mimics软件,重建足部三维骨骼模型;利用3-matic软件对重建模型进行网格划分与体网格生成;将优化处理过的模型导入ANSYS中进行有限元分析,通过改变拉力大小、方向验证拉力与第1、2跖列的应力、位移之间的关系。结果对第1近节趾骨施加不同大小、方向的拉力,当力小于12 N时,随着拉力的增加,第1趾骨位移变化较为明显,拉力每增大2 N,位移约增加1 mm;当力大于12 N时,随着拉力的增加,第1趾骨应力不断增加,而位移只发生微小变化;而当力保持12 N不变,以15°间隔改变力的方向时,第1、2跖列的应力大小及其分布随方向的变化而改变,同时位移也会产生相应的变化,且当力的方向与第2趾骨方向越趋于垂直时,第1趾骨产生的位移越大。结论有限元分析技术可以形象、准确地分析第1、2跖列在不同拉力下的应力及位移变化情况,为拇外翻矫形器的设计奠定基础。

摘要：目的针对膝-踝-趾动力型假肢系统支撑期强耦合性会导致假肢系统控制精度下降的问题,提出精确反馈线性化方法对动力型假肢系统解耦。方法采集人体下肢步态信息,将支撑期划分为支撑前中期和支撑末期,建立两个模态的动力学模型;使用精确反馈线性化解耦方法对支撑期假肢系统解耦,结合滑模控制设计动力型下肢假肢控制器;搭建联合仿真平台验证方法的有效性。结果解耦后系统相较于解耦前控制精度提高,解耦后支撑前中期膝、踝计算平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别减少至0.0011°、0.0026°,均方根误差(root mean square error,RMSE)分别减少至0.0147°、0.0236°;支撑末期膝、踝、趾MAE分别减少至0.0111°、0.0051°、0.0065°,RMSE分别减少至0.0219°、0.0210°、0.0129°,总体控制误差减少,响应速度加快,并且假肢能够在仿真环境中稳定运行。结论本文提出的解耦方法可有效简化下肢假肢系统的控制,并为假肢系统的进一步研究奠定基础。