30、旋转笼阀与柔性传感器在假肢和外骨骼中的应用研究

旋转笼阀与柔性传感器在假肢和外骨骼中的应用研究

旋转笼阀在假肢膝关节中的应用

在假肢膝关节领域，旋转笼阀（RCV）作为一种可变阻尼装置，展现出了独特的优势。对于大多数假肢膝关节而言，膝关节执行器的峰值扭矩和功率密度是衡量其敏捷性和支撑稳定性的重要指标，同时，执行器与环境交互的顺应性以及能耗也是关键的评估因素。

旋转笼阀的压力损失特性

旋转笼阀的压力损失与内笼角度和流量密切相关。通过实验得到了不同流量下，旋转笼阀压力损失随内笼角度变化的曲线。实验中设置了三种不同的流量：flow1 = 7.74×10⁻³ kg/s、flow2 = 19.43×10⁻³ kg/s、flow3 = 30.93×10⁻³ kg/s。从图中可以看出，压力损失与内笼角度和流量之间存在复杂的关系。并且，实验数据用实线和标记表示，PFA模型结果用虚线表示，该图的y轴采用对数坐标绘制。同时，还给出了相关的数学模型：
[Kv(\alpha) = -5.08 \times 10^{-11}\alpha^5 + 7.69 \times 10^{-9}\alpha^4 - 3.98 \times 10^{-7}\alpha^3 + 7.686 \times 10^{-6}\alpha^2 - 5.303 \times 10^{-5}\alpha + 1.203 \times 10^{-3}]
[m(\alpha) = -3.507 \times 10^{-3}\alpha + 0.7132]

被动驱动实验

为了测试旋转笼阀在力控制和轨迹跟踪方面的性能，设计并搭建了一个被动驱动测试平台。该平台可分别对液压阻尼器或无刷直流（BLDC）电机进行实验。平台的动力学