基于人体步态的假肢膝关节运动控制方法研究

杨洁; 徐垠焮; 汪晓铭; 孙金悦; 孟巧玲; 于坤; 喻洪流

文章摘要

杨洁,徐垠焮,汪晓铭,等.基于人体步态的假肢膝关节运动控制方法研究[J].中华物理医学与康复杂志,2020,42(11):1029-1032

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基于人体步态的假肢膝关节运动控制方法研究

DOI：10.3760/cma.j.issn.0254-1424.2020.11.018

中文关键词: 人体步态步态相位假肢阻尼膝关节

英文关键词:

基金项目:国家重点研发计划项目（2018YFB1307303）;国家自然基金项目（61473193）;上海市科委平台建设项目（15DZ2251700）

作者	单位
杨洁	上海理工大学康复工程与技术研究所，上海 200093 上海康复器械工程技术研究中心，上海 200093
徐垠焮	上海理工大学康复工程与技术研究所，上海 200093 上海康复器械工程技术研究中心，上海 200093
汪晓铭	上海理工大学康复工程与技术研究所，上海 200093 上海康复器械工程技术研究中心，上海 200093
孙金悦	上海理工大学康复工程与技术研究所，上海 200093 上海康复器械工程技术研究中心，上海 200093
孟巧玲	上海理工大学康复工程与技术研究所，上海 200093 上海康复器械工程技术研究中心，上海 200093 民政部神经功能信息与康复工程重点实验室，上海 200093
于坤	北京东方瑞盛假肢矫形器技术发展有限公司，北京 100041
喻洪流	上海理工大学康复工程与技术研究所，上海 200093 上海康复器械工程技术研究中心，上海 200093 民政部神经功能信息与康复工程重点实验室，上海 200093

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中文摘要:

目的提出一种针对所研发假肢膝关节的平地行走下的控制方法，使其能辅助膝关节截肢的患者以趋向于健康人的步态行走。方法在假肢膝关节上放置九轴惯性姿态传感器获取小腿倾斜角度，假肢连接管处放置压力传感器获取压力，组合两种信号判别步态相位。采用双直线电机分别控制相应针阀与单向阀配合的油路结构实现膝关节弯曲和伸展阻尼力矩的独立控制。通过直线电机推动针阀改变油路的通流面积，实现不同速度下膝关节阻尼力矩的控制。测试患者在跑步机上以2.0、3.6和4.2 km/h的步速行走，通过RealGait（三维步态与运动分析系统）记录数据。为降低绊倒风险，以摆动期最大膝关节屈曲角度65°为控制目标，允许误差为±5°。绝对对称性指标(ASI)＜10%为步态良好的评定指标。结论患者在不同步速的测试中，患者假肢膝关节屈曲最大角度均在62°左右， ASI分别为3%、6%、8.5%，均＜10%，步态对称性良好。大腿截肢患者表示身体负担有明显减轻。结论基于人体步态对液压假肢膝关节的阻尼进行实时控制的方法能够有效改善截肢患者的行走步态。

英文摘要:

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