IEEE trans:儿童截肢自动站姿的膝关节操控假肢的建模与设计

人工腰椎须要为运用于者缺少准确性，同时促进纯净运动。准确性可以通过腰椎的机构的解析几何形态来借助于，也可以通过转化坐姿依靠单元来借助于。 近年来，人工腰椎其设计的深入研究为重点早已集中于到DRAM依靠的人工腰椎（MPKs）的开发新上。尽管深入研究确实，MPK比现代的机械腰椎其设计很强动态竞争者，但MPK由于其典型的很小和较为重的外形上，仅限于一些人。与多半运用于DRAM或机械姿态依靠组态的腰椎各不相同，产品上的老年人人工腰椎多半依靠不够有趣、不够轻和不够小巧的单轮轴或多中心组态来缺少解析几何准确性。然而，解析几何保持稳定的老年人腰椎与经股截肢的近似于活跃老年人的频繁失去平衡有关。这确实所需改善老年人的腰椎准确性。两轮轴（Automatic Stance Phase Lock ）ASPL器是为开发新的，目前可用于靴子（仅有地形腰椎，美国LegWorks公司）。早已证明它可以提高准确性，提高下车加速，减小能量消耗。然而，尚未有为老年人截肢者开发新的两轮轴ASPL。

两轮轴ASPL器的大腿准确性由两轮轴（大腿轮轴和依靠轮轴）的系统设计暂时。然而，由于和老年人在体格和体段长度上的巨大差异 ，目前尚不清楚是否可以选用基于的ASPL轮轴系统设计，以在外科一些人中与各不相同年龄系统性的广泛体格区域内缺少相应的细胞学动态。此外，轮轴系统设计须要有助于其设计适合老年人的小巧轻巧腰椎。本项临时工的总体目标是其设计一个两轮轴ASPL腰椎的老年人版本。主要为重点是利用细胞学数据分析来开发新适合外科的ASPL姿态依靠器。细胞学数据分析已获得成功用于优化人工腰椎组件的其设计，并深入研究了人工腰椎质量对姿势和姿势能量学的影响，以及姿态依靠动态。腰椎动态的解析是在一个单受试者交叠实验中来进行的，涉及运用于ASPL腰椎的框架他设计对拖动过程中的时空、滑轮和动力学姿势参数来进行细胞学归纳。

老年人靴子他设计

为了缺少相应的细胞学动态（即坐姿交替期的手肘准确性和平稳应运而生转动交替期），所需建立两轮轴ASPL坐姿依靠组态的相应轮轴系统设计，以确保获得成功适应老年人一些人。本其设计的旨在是从外部转化一种新型的转动载波依靠器-可变步频依靠器，由各不相同的摩擦程度和一个向上专用弹簧都由。其设计的目标群体是12岁及所列的老年人。被动靴子腰椎姿态依靠组态多半很强两种长时间：1）保持稳定，缺少坚实（即，以防负为重时可避免的腰椎屈曲）；2）不保持稳定，准许下肢直角并应运而生转动交替期。腰椎准确性多半由地面反作用力（GRF）作用支线近似于主腰椎轮轴支线的前方和方向来定义。腰椎不稳图可用于利用计算机和评估ASPL依靠组态的准确性特征。将ASPL依靠组态纳入老年人腰椎（CASPL），轮轴系统设计须要适应与各不相同年龄组系统性的一系列体格。典型的外科人工腰椎组件适用于6-12岁的年龄组。由于ASPL技术开发的新颖性，并未古籍或数据分析技术开发概述其设计参数或最佳轮轴系统设计，不够奇怪的是它对外科一些人的适应能力。

制作了两个腰椎他设计。其设计统称四个主要开发新交替期：1）系统设计姿态依靠的机构；2）运用于CAD软件对其设计来进行数据分析；3）应用有限元法对焊接来进行形态优化；4）运用于形态实验器对他设计来进行实验。这项深入研究来进行了一次临床实验。包括CASPL腰椎数据分析的最优和统计数据采集。发起者是一名10岁女性，输卵管经股截肢，体为重27.5公斤。她有四年运用于靴子的专业知识，姿势归纳运用于摄像机运动捕捉系统（英国维康匹克维康370）和坐落10米人行中间的两个连续性力该平台（Bertec 4060，Bertec Corp，US）来进行。发起者被准许以自己选择的整洁加速拖动。每个腰椎至少来进行了三次实验，从而借助于了干净的力板接触。每一次都是在10米长的人行上散步。发起者在每个手肘的一组实验错综复杂走动，以尽量减小疲劳的影响

该数据分析基于依靠ASPL的机构轮轴系统设计的关键参数，并运用于该数据分析确定适合各不相同年龄和体格用户的外科ASPL系统设计。该数据分析建立了一系列的轮轴系统设计，为ASPL的机构的其设计缺少信息，ASPL的机构能够适应早期到初期坐姿交替期的准确性，而不所需小腿额外的身体力量来启动后期坐姿的转动，并造成下车稳定性的仅有盘改善。运用于准确性数据分析技术开发，证明了双轮轴反式可更进一步适应6至12岁（成年和女性）外科一些人的体格范围内。CASPL腰椎的小腿运动范围内不够大，但是发起者也能够在小腿运动范围内方面获得不够好的姿势对称性。本深入研究中用于评估ASPL组态动态的另一个测试方法是小腿向上和屈曲扭矩峰值。当分别在负荷反应和转动开始交替期来进行比较时，尽管拖动加速各不相同，但CONV和CASPL腰椎错综复杂的测量结果相似。由于小腿扭矩与下车加速呈正系统性，因此在相同的下车加速下，CASPL造成的扭矩似乎比CONV手肘造成的扭矩略低。这似乎会随之而来拖动时身体力量增大，并似乎随之而来疲劳。

本文其设计了一种老年人2轮轴ASPL腰椎靴子他设计并来进行了初步解析深入研究，以缺少其设计的细胞学评估，同样是侧为重于姿态依靠组态的准确性和动态性。统计数据确实，坐姿依靠组态缺少了坐姿交替期的准确性和从坐姿交替期到转动交替期的交替。

C. C. Ngan and J. Andrysek, "Modeling and Design of the Automatic Stance Phase Lock (ASPL) Knee Joint Control Mechanism for Paediatric Users With Transfemoral Amputations," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 28, no. 1, pp. 203-210, Jan. 2020, doi: 10.1109/TNSRE.2019.2952004.