植入性假肢通过植入体植入残肢与残肢连接,具有轻便,无异物感和抗冲击性强等优点,虽然这项技术还未成熟,处于研究阶段,但是研究植入性假肢与肢体的连接方式和关节的控制方法仍然具有重要的意义。本课题在测量人体步行时地面对足底的支撑力基础上,对植入性假肢的连接方式和膝关节、踝关节的结构设计进行了研究。一是利用测量步行中足底支撑力的实验结果,进行植入性假肢植入体部位齿形设计,分析在不同齿形参数下,植入体和残肢骨上的应力分布情况,选应力分布最均匀、应力峰值最小的一组齿形参数作为植入体齿形设计的参数。二是利用植入性假肢结构紧凑、空间充裕的特点,设计适用于植入性假肢的新型膝关节和踝关节结构,通过优化结构设计,为未来智能植入性假肢的研究提供基础。得出以下结论:人体步行状态下,地面对人体单足支撑力峰值约为体重的1.28倍,而且该支撑力大小在单足支撑周期内呈上升→下降→再上升→再下降→趋于零的变化趋势;植入性假肢植入体部位的螺纹齿形对植入体和残肢骨的应力分布有很大影响;当植入体部位螺纹为齿根厚4mm,齿顶高2.4mm的梯形螺纹齿形,螺纹齿数为5,螺距为8mm的情况下,植入体和残肢骨上的应力分布最均匀,应力集中现象最小;应力集中现象大多发生在植入体和残肢骨的螺纹齿面上;设计的植入性假肢膝关节液压结构可以满足患者直立、步行、骑行、上下楼等基本动作要求;设计的无动力踝关节液压系统,通过理论计算证明步行中人体自身弯曲踝关节的能量可以转化为推动人体前进的动力。