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An Optimization Method for an Active Multi-Unit Prosthetic Socket with Dynamic Adaptability in Multi-Task Scenarios

delete2026-02-11
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OA
AI
Y
Yawen Hu
L
Li Jiang *
Z
Zou Chunying
B
Bangchu Yang
T
T. T. Han
M
Ming Cheng
DOI:10.3390/biomimetics11020129delete
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摘要

摘要

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作为假肢系统的核心功能组件,假肢接受腔对残肢的适应性与其性能、舒适度及安全特性直接相关。尽管传统接受腔能够满足基本悬吊需求,但在实际应用中常存在固有缺陷,包括压力分布不均、透气性差以及对个体残肢形态变化的适应性不足。为提升接受腔在多任务场景下的适应性,本研究提出了一种基于智能生理适应性的主动上肢假肢接受腔优化设计方法。具体而言,该方法首先采用面向假肢操作任务的动态力优化算法对多接触单元进行优化,实时调整各单元在不同外部载荷下的输出力,以实现最小界面压力下的稳定悬吊。其次,通过生物力学实验获取前臂软组织在压缩载荷下的疼痛阈值分布特征,为接触单元的空间布局提供生理学依据。此外,在不同代表性任务场景下评估了不同接受腔结构的力学性能,采用峰值法向力、平均法向力及力分布方差作为关键舒适度评价指标。结果表明,所提出的主动多单元接受腔(尤其是双层八单元对称径向交错配置)能够在多种任务场景下实现舒适性与稳定性的良好平衡,从而为长期自适应上肢假肢接受腔的优化设计建立了一种有效且可扩展的设计范式。
Keyword:
artificial limbs
biomechanical phenomena
optimization
prosthetic interface
AI总结

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期刊

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