一体化小腿假肢对线角度优化设计与分析

"一体化小腿假肢对线角度优化设计 (2007年)" 这篇论文主要研究了一体化小腿假肢的对线角度优化设计问题，这是假肢制造中至关重要的一步，因为它直接影响到穿戴者的舒适度和行走效率。在一体化小腿假肢的设计过程中，接受腔（即假肢与残肢接触的部分）与腿管之间的对线角度需要精确设定，以模拟正常下肢的生物力学特性。 论文采用了矢状面和额状面两个对线角度作为设计变量。矢状面是对腿部前后方向的角度调整，而额状面则是左右方向的角度调整。这两个角度的优化对于维持穿戴者正常的步态和减少运动时的不适至关重要。论文提出了一个优化计算模型，该模型的目标是使异常对线情况下三个关键的下肢生物力学特性参数与正常情况下的偏差最小化。这三参数可能是如步态周期、负载分布或关节应力等与行走功能密切相关的指标。 为了实现这一目标，研究人员利用了步态实验数据和小腿三维动力学模型，通过二次插值法来计算最优的对线角度。这种方法能够根据实际数据进行精确的数学拟合，以找到最接近理想状态的角度。论文结果显示，矢状面的最佳屈膝角为0.32°，额状面的最佳内收角为2.85°，这些数值与实验测量结果吻合较好。 这项研究的成果不仅适用于一体化小腿假肢的数字化设计，还为传统组件式假肢的对线准则提供了理论依据。通过这种优化设计，可以提高假肢的适应性和功能性，从而改善截肢者的生活质量。同时，这也为未来的假肢设计提供了新的方法和技术支持，对于整个假肢工程领域具有深远的影响。 关键词：一体化假肢；优化设计；对线 中图分类号：R318.01 文献标识码：A 文章编号：1000-0054(2007)05-0647-04 此研究得到了国家自然科学基金的支持，作者团队来自清华大学精密仪器与机械学系的摩擦学国家重点实验室智能与生物机械分室，其中贾晓红副教授为主要作者。论文发表于2007年的《清华大学学报(自然科学版)》上，展示了中国在假肢技术领域的先进研究成果。