基于医用水刀的肝脏切割及力学性能

目的研究医用水刀切割软组织的力学性能,验证医用水刀具有软组织选择性切割的良好特性。方法测定猪肝脏实质和不同尺寸动静脉血管的拉伸力学性能,对猪以及Wistar大鼠肝脏实质进行切割,血管分离,进行大鼠肝脏病理切片,HE染色,最后对实验现象进行研究分析。结果右叶猪肝脏医用水刀切割实验,压力设定为3 MPa时保留最细血管的直径为0.8 mm。大鼠肝脏手术刀与医用水刀对比切割的病理切片表明医用水刀对组织的损伤较小。结论医用水刀对不同特性的软组织具有选择性切割的良好特性,能有效避免现有手术刀的"一刀切"现象。

伤员转运机器人全向行走系统研究

伤员换乘转运机器人采用全向行走机构,获得了平面运动的全部3个自由度,适合在医院或家庭等复杂环境下机动灵活地运动。介绍了由麦克纳姆轮构成的全向行走电控系统,通过对全向行走系统实验结果的分析研究,对操纵杆信号、数学模型及电机调速信号进行改进设计,提高了系统的实用性和运行效率。

新型轮履复合式移动底盘设计与分析

本文提出了一种新型的轮履复合式移动底盘的设计方案,该移动底盘基于一种新型的轮履复合式变体轮技术。完成了对机器人遥控/半自主的嵌入式控制系统的设计,实现了实时性高、可靠性好的控制要求。结合几种典型障碍详细分析了机器人的越障过程和特性,分析表明,该新型轮履复合式移动底盘具有很强的环境适应能力和较高的越障性能。

一种切割清洗式创面清创机的设计研究

目的:设计一种切割清洗式创面清创系统的外科手术器械,介绍清创机的机械结构、电控系统以及软件设计流程,并测试其性能。方法:按照切割清洗式创面清创机的设计原则,设计并构建系统模块,采用低压水射流技术完成创面清洗、高压水射流技术进行组织切除,在集成负压吸引器作用下保持手术视野的清晰和创面的洁净。结果:该清创机最大清洗压力达到1.2MPa,最大清洗流量为1.5L/min;最大切割压力达到10MPa,最大切割流量为500ml/min,压力精度范围控制在±3%以内,负压吸引器流量为5L/min。结论:该清创机是一种集清洗与手术于一体的手术器械,具有组织选择性好、对切除器官及组织残端损伤少、手术时间短等优点。

周期性张应变对破骨前体细胞和破骨细胞增殖和抗酒石酸酸性磷酸酶的影响

目的研究不同强度的力学载荷对破骨细胞及其前体细胞增殖、分化和功能的影响。方法以破骨诱导液培养RAW264.7破骨前体细胞,同时施加3 d的周期性张应变,然后培养4 d;另外一组RAW264.7细胞以破骨诱导液培养4 d,将其诱导为破骨细胞,再施加3 d的周期性张应变。结果在不同张应变下,两组细胞增殖活性的变化大致相同,但细胞抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatage,TRAP)活性和破骨细胞(TRAP阳性多核细胞)数量的变化明显不同。在2 500με的中等强度张应变下,第1组的TRAP活性降幅和破骨细胞数量减幅均最高,而后者TRAP活性降幅和破骨细胞数量减幅均最低。结论不同张应变对分化初期破骨前体细胞和已分化出破骨细胞的破骨前体细胞的破骨分化和功能状态的影响有明显差异。

外骨骼机器人的研究现状及发展趋势

阐述了外骨骼机器人的研究意义及国内外研究现状,重点介绍了几款具有代表性的外骨骼机器人,并对其基本性能参数进行了分析。详述了当前外骨骼机器人在设计研制过程中的关键技术,其中包括外骨骼机器人的上肢结构设计、传感系统及人机智能控制系统,并列举出对应的典型代表。最后,对外骨骼机器人的发展前景进行了展望。

救援机器人的研究现状与发展趋势

阐述了救援机器人的研究现状,重点介绍了几款参加实际救援任务的国内外典型机器人。从机械结构设计和测控系统设计的角度出发,归纳了其中的关键技术,包括运动能力、作业能力、通信能力、感知能力、能源供给与续航能力和材料装备等。最后对前人的工作进行了总结,并对救援机器人的发展趋势进行了展望。

医疗机器人的研究与进展

医疗机器人主要用于伤病员的救援、转运、手术和康复,是医疗卫生装备信息化、智能化的重要发展方向之一。通过对救援机器人、手术机器人和康复机器人等医疗机器人的研究现状及进展介绍,表明医疗机器人在军用和民用上有着广泛的应用前景,是目前机器人领域的一个研究热点。

外骨骼机器人的研究发展

介绍了外骨骼机器人的概念与分类,阐述了近年来国际上外骨骼机器人技术的发展状况及其应用前景,对典型的外骨骼机器人进行了介绍。分析了外骨骼人机智能系统中的拟人化机械结构设计、驱动系统选择、能源问题及控制系统原理等关键技术的发展,指出现有外骨骼机器人技术的优势与不足,对未来外骨骼机器人技术的发展前景进行了展望。

轮履复合救援机器人的乘适性分析与优化

研究了一种新型轮履复合式救援机器人,它可通过轮履结构的转换在灾难现场等复杂环境中高效地解救和运送伤员。出于对解救伤员在运送过程中安全性、舒适性的考虑,对救援机器人以轮式状态运送伤员的过程进行了振动分析,并利用ADAMS建立救援机器人轮式结构的动力学模型,对其在实际路况的运行进行了仿真分析。考虑人体不同部位不同方向具有不同的频率加权,利用MATLAB设计相应滤波器对仿真所得振动曲线进行处理以计算救援机器人的乘适性。以获取更好的乘适性为目标,通过MATLAB优化工具箱对救援机器人悬架参数进行了优化设计,并进一步验证了优化结果的合理性。

轮履复合机器人行走机构的设计及运动学分析

提出了一种新式轮履复合机器人的行走机构的设计方案。对机器人行走机构进行了结构设计,设计包括机器人的轮履变体轮的设计及其传动系统的设计。轮履复合机器人在履带式移动和轮式移动之间的相互转变,使得机器人具有在正常路面的高机动性以及在复杂路面的高通过性.同时,机器人还具有机构可重构、体积小等特点。最后,对机器人轮式行走和履带方式行走特别是履带方式越沟壑、爬斜坡、上台阶作了运动学分析,为后续机器人的研究提供了理论基础。

外骨骼机器人驱动方式的研究

外骨骼机器人是一种可穿戴的机械装置,为穿戴者的运动提供助力以提高穿戴者的运动能力和耐力。驱动系统作为外骨骼机器人的关键系统,是外骨骼机器人提供助力的动力来源。介绍了外骨骼机器人驱动系统的主要分类,并对不同驱动方式的优缺点进行了分析比较,为后续外骨骼机器人驱动系统的选择提供了参考。

淫羊藿苷对过载损伤后成骨细胞凋亡和骨架的影响

目的研究淫羊藿苷对过载损伤后成骨细胞的凋亡和细胞骨架的影响。方法应用4点弯曲加载装置模拟过载损伤力学环境,建立过载损伤模型,依据力学加载前后是否加入药物干预,实验分为空白对照组、单纯给药组、单纯损伤组、预防给药组和损伤治疗组。应用细胞流式术进行细胞凋亡检测。应用特异性荧光染料分别标记微丝蛋白和细胞核,在激光共聚焦显微镜下观察细胞骨架的变化。结果与对照组比,过载损伤组的凋亡率最高,单纯给药组最低(P<0.05);在过载处理组中,与单纯过载损伤组比,预防给药组的凋亡率最低(P<0.05)。单纯过载损伤组的细胞皱缩变形,微丝排列紊乱,骨架排列疏松,轮廓模糊,骨架甚至出现破碎等现象。预防给药组细胞骨架形态变化不大,细胞核未见明显变化。结论淫羊藿苷可以在一定程度上抑制过载损伤后成骨细胞的凋亡,维持细胞骨架稳定。

2R欠驱动平面柔性机械臂的位置控制策略与试验研究

针对同时具有被动关节和柔性杆的欠驱动平面机械臂,提出一种简单易行的分段位置控制策略。以2R欠驱动平面柔性机械臂为研究对象,建立机械臂的假设模态动力学模型,分析系统的动力学耦合特性与可控性。通过被动关节处制动器的开闭切换,研究平面柔性机械臂的分段位置控制策略,采用PID方法分别设计各阶段主动、被动关节的控制算法。最后,基于自行开发的欠驱动平面机械臂的试验平台及实时控制系统,完成了2R欠驱动平面柔性机械臂位置控制的试验研究。仿真和试验结果表明,主动关节和被动关节在各阶段都能很好地跟踪目标值,进而实现机械臂的操作任务,验证了所提控制方法的可行性和有效性,以及欠驱动柔性机械臂动力学模型的正确性。

基于救援机器人的远程无线图像传输技术

通过对多个移动式救援机器人远程监控通信技术的研究,介绍了几种不同环境下适用的图像传输技术,包括2.4 GHz、编码正交频分复用多载波调制技术、码分多址技术、通用分组无线服务技术、3G网络等技术。针对各自的传输特点及适用环境分类进行了综述及展望,为安防、搜救等需要远程监控的系统或者需要进行了无线图像传输的系统研究提供理论及实际应用的依据。

新型轮履复合式移动底盘的动力学仿真分析

提出了一种全地形,可实现轮-履快速转换的移动底盘设计方案,通过安装轮履复合变体式车轮(以下简称变体轮),可实现移动底盘在行驶过程中高机动性与高通过性相结合的目的,介绍了变体轮的工作机理,对移动底盘的驱动方案进行了选择,分析了机构越障过程中的动力输出特性,在此基础上利用多体系统动力学仿真软件RecurDyn建立了移动底盘车辆模型,并进行了越障能力仿真分析,为下一步的结构优化奠定了基础。

医用负压封闭引流聚氨酯泡沫材料的制备及性能研究

目的通过聚氨酯发泡制备出能应用于负压封闭引流技术的聚氨酯敷料。方法通过正交实验设计聚氨酯泡沫一步法发泡工艺,并对制备的聚氨酯泡沫进行物理机械性能测试和表面形态观察,从中选取出一组综合性能最佳的聚氨酯泡沫配方,并对其进行优化设计。对优化配方制备的聚氨酯泡沫进行细胞毒性和溶血实验生物学评价。结果制备的聚氨酯泡沫的表观密度为20~35 kg/m3,拉伸强度为16~21 N。细胞体外毒性测试所得细胞相对增殖率为90.1%,符合国家细胞毒性安全标准。聚氨酯泡沫溶血率为2.53%,低于5%的国家标准。一步法发泡所制备的聚氨酯泡沫具有良好的物理机械性能和生物相容性。结论聚氨酯泡沫作为医用负压引流材料具有良好的应用前景,但还需对负压引流效果及其他生物相容性进行进一步的测试。

新型动态载荷与循环灌流生物反应器系统的设计

目的设计一套动态应变加载系统和三维灌流培养系统,并测试其性能。方法明确动态载荷与循环灌流生物反应器的设计原则;设计并构建动态应变加载系统和三维灌流培养系统,研制供三维灌流与加载专用的培养舱;测定培养系统的无菌效果以及其应变加载的精确度和稳定性,进行组织工程骨的初步培养观察。结果该生物反应器可为组织培养物提供不同大小和频率的压应变以及不同流量的灌流条件,可控精度高、操作简单可行、性能稳定;连续运转5 d后,培养液中无细菌生长。初步培养结果表明,体外构建的组织工程骨在生物反应器中培养10 d,其成骨细胞的增殖和成骨活性明显高于静态培养和单纯灌流培养。结论该生物反应器可以成为三维条件下进行骨细胞生物力学研究的一种较理想的动态培养与应变加载装置。

多姿态轮履复合机器人移动机构设计与分析

对现有传统机器人的移动行走机构进行了研究分析,提出了一种基于变体轮技术的新型轮履复合移动机构设计方案。分别对该变体轮的工作机理和整体结构进行了介绍和设计,并对其整体模型和布局做了简要介绍。比较分析了基于变体轮技术的机器人与传统的机器人,尤其是整体式履带机器人,凸显了较大的优势。着重阐述了该机器人的几种典型运动模式,且对基于四连杆机构的液压伸展臂的运动学做了分析,为机器人的越障动作规划奠定了理论基础。

新型农用机械行走机构设计与越障分析

介绍了一种新型的轮履复合农用机械行走机构—变体轮结构设计方案,对组成变体轮的履带节单元的工作原理进行了详细的叙述,使得传统农用车辆的行走机构有了新型可重构的特性。同时,着重介绍了变体轮整体结构和轮履变形机理。将变体轮应用到农用机械上与其它单纯轮式或履带式的农用车辆进行对比,凸显出了较大优势;划分了基于变体轮的农用车辆所面临的障碍地形(沟壑类障碍以及坡面类障碍),分析了其最大的越障能力,包括跨越最大壕沟的宽度、最高沟壑高度以及最大坡面角度,为未来农用车辆变体轮的广泛应用提供了充分的理论方案和可行性分析。