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融合可变传动比机构的主被动混驱仿生膝关节假肢设计与性能评估

Design and Performance Evaluation of a Bio-inspired Prosthetic Knee Joint with a Variable Transmission Ratio Mechanism for Active-Passive Hybrid Drive

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【Author】 Du Yanchen;Li Yuanhua;Wang Xiaoming;Ye Yingguo;Wang Xu;Yu Hongliu;Institute of Rehabilitation Engineering and Technology,University of Shanghai for Science and Technology;Shanghai Engineering Research Center of Assistive Devices;Key Laboratory of Neural-functional Information and Rehabilitation Engineering of the Ministry of Civil Affairs;

【通讯作者】喻洪流;

【机构】上海理工大学智能康复工程研究院；上海康复器械工程技术研究中心；民政部神经功能信息与康复工程重点实验室；

【摘要】膝关节截肢严重影响截肢者的行动能力，传统的被动型和主动型膝关节假肢均存在与截肢者的残肢运动以及具体地形无法完全协调的性能局限。本研究提出了一种基于可变传动比机构的主被动混驱智能膝关节假肢，采用主动电机与被动液压阻尼相结合的驱动方式，并结合创新型变传动比机构，可根据不同运动模式下膝关节所需扭矩与转速的变化特征，为截肢者在不同地形中提供合适的行走辅助。招募1名单侧膝上截肢受试者开展实验，结果显示，该假肢在平地行走时步态对称性指数(SI)为6.96%,优于传统被动假肢的9.13%;越障过程中膝关节最大运动角度达到88.1°,有效减少了髋关节的代偿性运动；在上楼时可提供峰值扭矩约79.8 N·m,实验结果初步表明该假肢在多种地形下均具有良好的功能适应性。更多还原

【关键词】膝关节截肢；智能膝关节假肢；可变传动比；主被动混驱；
【Key words】 knee disarticulation； intelligent knee prosthesis； variable transmission ratio； hybrid-driven；

【基金】国家自然科学基金(62403322,62473263)

【文献出处】中国生物医学工程学报 ,Chinese Journal of Biomedical Engineering , 编辑部邮箱 ,2026年01期

【分类号】TH112;R318.17
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