基于磁流变阻尼器的下假肢膝关节动力学特性研究
党坤
甄亮
酒泉职业技术大学 甘肃省太阳能发电系统重点实验室,酒泉 735000
摘要：[目的]为了解决传统下假肢膝关节阻尼力固定、拟人性差等问题,设计了满足人体下假肢膝关节减振需求的磁流变阻尼器.[方法]通过理论计算,得到了平地行走和平地跑动时膝关节摆动相所需的最大阻尼力,分别为179.6 N和1 377 N;为了适应下假肢的运动状态,设计了满足膝关节摆动相所需阻尼力的减振器;通过数值仿真和试验研究,分析了外磁场扰动和温升效应对磁流变阻尼器动力学特性的影响;并利用下假肢膝关节模拟装置进行了外磁场扰动和温升效应对下假肢膝关节动力学特性影响的试验.[结果]结果表明,随着施加的外扰动磁场磁感应强度的增大,磁流变阻尼器输出的阻尼力增大;在相同条件下,随着磁流变液温度的升高,磁流变阻尼器输出的阻尼力减小;在膝关节的摆动前期和摆动中期的前半阶段,随着外扰动磁场磁感应强度的增大,膝关节运动的滞后性增强,角度误差增大;当外扰动磁场磁感应强度分别为10、20、30 mT时,下假肢膝关节的最大弯曲角度分别为59.0°、57.8°、55.7°,最大角度误差分别达到3.0°、6.8°、11.9°;随着磁流变液温度的升高,膝关节运动的滞后性增强,角度误差增大;当阻尼器温度分别升至30、35、40℃时,下假肢膝关节的最大弯曲角度分别为57.1°、54.0°、49.8°,最大角度误差分别达到1.9°、5.1°、9.8°.此结论为基于磁流变阻尼器的下假肢膝关节的设计和优化奠定了基础.
关键词：磁流变阻尼器下假肢膝关节外扰动磁场温升效应动力学特性
分类号：TB535.1(声学工程)
资助基金：甘肃省太阳能发电系统重点实验室开放课题(2023SPKL04)
论文发表日期：2026-01-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 56-66 )
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