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题名基于形体扫描的膝关节固定护具参数化设计与评价
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作者
赵嘉鑫
王旭鹏
王芸倩
谭坤
黄昱喆
李嘉琛
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机构
西安理工大学机械与精密仪器工程学院
西安理工大学艺术与设计学院
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出处
《机械设计》
北大核心
2025年第5期206-211,共6页
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基金
教育部人文社会科学研究规划/青年基金(21XJC760003)
陕西省青年杰出人才支持计划配套基金(106-451420001)。
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文摘
为解决传统预制型膝关节固定护具舒适性较差的问题,提出一种基于形体扫描的膝关节固定护具参数化设计与评价方法。通过三维扫描技术获取受试者膝关节形态点云数据,借助非均匀有理B样条(non-uniform rational B-splines,NURBS)曲面实现形态重构;采用Grasshopper插件进行膝关节固定护具参数化和轻量化设计,并结合穿戴试验对膝关节固定护具进行舒适性评价。结果表明:在轻量化基础上,定制型护具相较于预制型,在主、客观评价中均有较好表现,且在穿戴一段时间后,定制型护具的主观评分整体呈上升趋势。针对膝关节固定护具参数化设计与舒适性评价研究可为相关产品的创新设计提供一定的参考。
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关键词
膝关节固定护具
NURBS曲面重构
参数化设计
舒适性评价
个性化定制
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Keywords
nee joint fixation protector
NURBS surface reconstruction
parametric design
comfort evaluation
personalized customization
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分类号
TS941.72
[轻工技术与工程—服装设计与工程]
TP391
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名面向足底压力优化的全接触矫形鞋垫设计
被引量：3
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作者
黄昱喆
王旭鹏
陈文会
周中泽
赵嘉鑫
王芸倩
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机构
西安理工大学艺术与设计学院
西安理工大学机械与精密仪器工程学院
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出处
《图学学报》
CSCD
北大核心
2024年第4期868-878,共11页
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基金
教育部人文社会科学研究规划/青年基金项目(21XJC760003)
陕西省青年杰出人才支持计划配套基金(106-451420001)。
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文摘
为优化足底压力分布、降低足底峰值压力,提出一种基于三维足部模型的全接触矫形鞋垫参数化设计方法。以足底压力数据为基础,结合三维晶格结构分析,对鞋垫的减压结构进行优化。首先,利用足部三维扫描模型,通过Grasshopper插件平台开发全接触鞋垫模型参数化设计流程,实现全接触鞋垫的个性化设计。其次,在Abaqus环境下,对TPU材质的六种常见三维立方晶格结构进行能量吸收效率的分析,计算不同填充率下“金刚石”晶格结构的有效弹性模量,评估不同晶格结构在吸收足底压力时的性能,为减压结构的选择提供科学依据。然后,利用图像采样算法提取足底压力较大的区域,选择相应的有效弹性模量结构进行填充,完成全接触矫形鞋垫优化设计,并通过仿真分析对比优化前后矫形鞋垫的减压性能。最后,通过静态和动态足底压力测量实验,证明基于足形和三维减压结构设计的个性化矫形鞋垫可以有效优化足底压力分布、卸载足底压力峰值和提高足部稳定性。
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关键词
足底压力优化
矫形鞋垫
参数化设计
三维晶格结构
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Keywords
plantar pressure optimization
orthopedic insoles
parameterization design
three-dimensional lattice structure
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分类号
TP391
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
TS943
[轻工技术与工程—服装设计与工程]
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题名基于下肢生物力学特性的膝关节变刚度护具设计
被引量：3
- 3
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作者
谭坤
王旭鹏
赵嘉鑫
黄昱喆
李旭
李嘉琛
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机构
西安理工大学艺术与设计学院
西安理工大学机械与精密仪器工程学院
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出处
《图学学报》
CSCD
北大核心
2024年第5期1084-1095,共12页
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基金
教育部青年基金项目(21XJC760003)
陕西省青年杰出人才支持计划配套基金项目(106-451420001)。
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文摘
针对全民健身运动人们对于可穿戴运动护具产品不断增长的使用需求,需解决现有预制型护具中存在的防护性能不足、运动穿戴匹配度低等问题。首先,采用逆向工程、服装压力计算理论等关键技术与方法对皮肤形变、护具压力等关键参数进行采集,定性与定量分析了人体运动过程中,下肢皮肤形变与曲率压力分布区域变化规律,并构建人体膝关节护具功能分区模型;其次,根据不同划分区域,完成了膝关节变刚度护具分区结构设计;然后,采用有限元仿真方法构建膝关节-护具有限元模型,对比分析多组护具穿戴条件下的接触压力分布规律;最后,结合护具穿戴压力与肌电采集实验,验证膝关节变刚度护具可以有效优化膝关节压力分布,提高穿戴贴合度和提升运动表现。
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关键词
膝关节
变刚度护具
运动生物力学
逆向工程技术
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Keywords
knee joint
variable stiffness protector
sports biomechanics
reverse engineering
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分类号
TS941.727
[轻工技术与工程—服装设计与工程]
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