复杂路面条件下膝上假肢系统刚柔耦合动力学建模及顺应性研究

项目名称： 复杂路面条件下膝上假肢系统刚柔耦合动力学建模及顺应性研究

项目编号： No.11402176

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 龚璐璐

作者单位： 同济大学

项目金额： 28万元

中文摘要： 穿戴假肢行走是国际生物力学领域的研究热点和前沿，当前重要问题是穿戴者在复杂路面行走容易步态失稳甚至摔倒，主要原因是由于假肢机械机构自身性能存在缺陷，问题的解决依赖于在假肢动力学建模和振动特性研究基础上进行优化设计。 本项目立足国际前沿，以前期对踝足假脚在平坦地面行走稳定性研究为基础，研究复杂路面下膝上假肢系统刚柔耦合动力学建模及顺应性。首先，基于绝对节点坐标法，引入假脚与地面不确定性边界约束条件，建立系统刚柔耦合动力学模型；然后，研究变载荷、变路面条件下含假肢膝关节间隙铰的系统接触碰撞动力学特性及振动特性；最后，基于能量分配和刚度匹配提出膝上假肢顺应性评价指标，研究典型路面下假肢优化设计方案，并进行验证实验。项目的科学意义在于揭示假肢与不同路面接触碰撞规律，丰富人体穿戴假肢运动机理理论；研究成果对推动假肢功能评价和优化设计、研制适应复杂路面的新型膝上假肢，具有重要理论意义及实际应用价值。

中文关键词： 膝上假肢；刚柔耦合系统；非线性动力学；碰撞；顺应性

英文摘要： Walking with the prosthesis is one of the international frontier research topics in the field of biomechanics. For above knee amputees, the major problems include unstable gaits and falling down when walking on uncertain road surfaces. The drawbacks of th

英文关键词： Above-knee prosthesis；Rigid-flexible coupling system；Nonlinear dynamics；Impact；Compliance