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智能膝关节假肢研究现状及发展趋势

顾洪;李伟达;李娟

【摘要】随着下肢截肢患者的增多以及微电子、控制等技术的不断发展，智能下

肢假肢逐渐成为康复机器人领域的研究热点。作为下肢假肢系统的核心部件，高性

能的膝关节假肢设计仍然是当前假肢设计中的主要技术难点。本文介绍国内外智能

膝关节假肢的发展历程及研究现状，从结构设计的角度对现有膝关节假肢进行分类，

分析当前膝关节假肢设计中存在的问题，最后探讨膝关节假肢的发展趋

势。%Intelligentprosthesisisgoingtobearesearchfocusrecentlywith

theincrementofthetransfemoralamputeesandthedevel-opmentof

microelectronictechnology,controltechnologyandsoon.Asthe

fundamentalpartofthelowerextremityprosthetics,thekneeprostheses

withhighperformanceisstillhardtodesign.Thispaperreviewedthe

developmentoftheintelligentkneeprostheses,classifiedthecurrent

availableprosthesesinthetermofconstructiondesign,anddiscussedthe

drawbackoftheirdesignandthetrendofthefurtherde-velopment.

【期刊名称】《中国康复理论与实践》

【年(卷),期】2016(022)009

【总页数】6页(P1080-1085)

【关键词】智能假肢;膝关节假肢;设计;综述

【作者】顾洪;李伟达;李娟

【作者单位】苏州大学机电工程学院，江苏苏州市215000;苏州大学机电工程学

院，江苏苏州市215000;苏州大学机电工程学院，江苏苏州市215000

【正文语种】中文

【中图分类】R496

［本文著录格式］顾洪，李伟达，李娟.智能膝关节假肢研究现状及发展趋势［J］.

中国康复理论与实践，2016，22（9）:1080-1085.

CITEDAS:GuH，LiWD，LiJ.State-of-the-artanddevelopmentofintelligent

kneeprosthesis（review）［J］.ZhongguoKangfuLilunYuShijian，2016，

22（9）:1080-1085.

第二次全国残疾人抽样调查显示，我国截肢者约为226万，占残疾人数的8%

［1］。在63万迫切需要安装假肢的截肢者中，下肢截肢者约44万，占70%

［1］。假肢是截肢者重要的运动功能替代工具，是为弥补截肢者肢体缺损，代偿

肢体功能而制造、装配的人工肢体［2］。下肢假肢，尤其是膝关节假肢的普及和

安装，是当前解决截肢者基本需要的一项迫切任务。

膝关节是一种高度非线性、时变、强耦合的系统［3］。作为下肢假肢最重要的部

分，智能膝关节假肢要能够根据步态变化自动调节参数，保证关节在支撑期有较好

的稳定性，在摆动期有较好的灵活性，对智能膝关节假肢的设计和控制提出较高要

求，是当今下肢假肢设计的难点。

1.1国外智能膝关节假肢发展历程

20世纪70年代初，Flowers等开始对微处理器控制假肢膝关节技术进行研究，致

力于对健康腿信息反馈式假肢样机的设计［4］。80年代开始，Myers等尝试将

肌电信号应用于膝关节假肢控制［4］。1986年，中川昭夫等提出利用微处理器

控制针阀，构想基于微处理器的气动式摆动相控制膝关节［5］。1990年，英国

Blatchford公司获得中川昭夫的许可，其工程师Zahedi于1993年研制出世界上

第一款微处理器控制的智能假肢IP（IntelligentProsthesis），并在对IP性能进

行完善后于1994年研制出了IP+［4-5］。1994年，日本NABCO公司研制出

类似于IP+的膝关节NI-C111［5-6］。以上智能假肢均只对摆动相进行控制，并