膝关节假肢是膝上截肢患者恢复腿部功能和外观的重要辅助装置,基于液压阻尼器的动态变阻尼膝关节可以有效地补偿膝上截肢患者的部分运动能力。为了能够使膝关节假肢能够很好地模拟正常人在日常生活中的状态,使膝上截肢患者也能拥有自然的步态,本课题在国家自然科学基金《“一源多驱”式外骨骼刚柔联动控制方法研究》(91748110)资助下开展了对变阻尼膝关节假肢的研究。根据人体膝关节的结构特点和运动过程中膝关节的运动特性,进行了膝关节假肢的假肢机构分析和设计,根据步行状态下的步态状态和能量转化特性制定了一套带有假肢运动过程能量回收的膝关节假肢步行工作模式,并结合工作模式设计了假肢阻尼缸的液压油路和步行状态下的控制方法。还根据假肢机械结构分析了假肢的传感系统需要测量的关键参数,讨论了假肢的各种关键参数的测量方法以及相应的传感器选择。设计了假肢传感器系统以及假肢控制器的软件和硬件,使假肢控制器能够采集传感器数据、控制伺服阀、进行假肢算法运行调试等任务。最终还进行了假肢的传感器测量试验和伺服阀控制试验。研制的假肢传感器系统和假肢控制板具有实用可靠的特点,能够有效地采集到假肢控制的关键参数,通过假肢控制板对液压回路的流量伺服阀进行控制并取得了良好的效果。本课题为变阻尼假肢的后续研究打下基础,具有重要的应用价值。