基于足底压力分布的下肢步态识别方法

良好的下肢步态感知性能有助于提升助力型外骨骼机器人的助力效果。本文以足底压力分布为研究对象,基于足底生物力学分析搭建一种可穿戴式足底压力分布采集装置,分别采集平地行走、平地慢跑和坡路行走3个步态的足底压力数据,并基于多元线性回归法构建的地面反作用力预测模型获取整体足压,提出了一种基于整体足压和卷积神经网络(CNN)分类算法进行下肢步态识别的方法,并与支持向量机(SVM)和反向传播(BP)神经网络进行了对比分析。试验结果表明:该方法对于3种步态的平均识别率达到98.3%,具有较高的准确性,验证了使用CNN分类算法对下肢不同步态识别的可行性与有效性。

平地行走模式下肌骨参数对肌肉代谢的影响

面向老年人日常行走助力方案及锻炼方式的关注度日益提升。本文针对不同肌肉骨骼参数,构建了适用于中国人体质的肌肉骨骼模型,利用OpenSim分别获取平地行走模式下衰老因素、身高与体重对人体下肢肌肉代谢及各关节扭矩的变化情况,探究肌骨参数对下肢运动的影响规律,并以下肢运动代谢为评价指标,通过正交试验综合评价相关肌骨参数对其影响程度。上述研究方法及结果为外骨骼助力行走装置的方案设计及科学运动锻炼的拟定提供了理论参考与数据支撑。

基于Fluent的非光滑表面减阻仿真实验

该文基于有限元法构建了一套可用于非光滑表面减阻仿真的实验方案。将在ICEM中划分的非光滑表面模型网格导入ANSYS中的Fluent模块进行仿真计算,通过对比分析不同速度、不同展向间距圆锥微结构的减阻率评估减阻效果,并利用可视化功能观测速度、压力和湍动能云图,探究了由圆锥微结构构成的非光滑表面减阻规律,为减阻性能方面研究提供了一种新的思路。

平板搭接焊缝跟踪数据偏差的修正方法

自动化焊接过程中,待焊接工件的安装误差以及焊接过程中的热变形造成焊缝偏移,影响焊接质量。以平板搭接焊缝为跟踪目标,通过视觉采集焊缝特征图像,获得焊缝位置数据,以进行焊缝识别及定位。提出一种焊缝跟踪数据偏差的修正方法,即采用中值滤波与卡尔曼滤波相结合的方法,对焊缝位置数据波动进行修正。焊接实验显示,在焊缝特征受到孤光、飞溅干扰下,仍能实现焊缝的准确识别和定位。提出的平板搭接焊缝跟踪数据偏差的修正方法可以有效过滤数据波动,提高焊接机构运动平稳性。

基于OpenSim的人体下肢生物力学性能仿真实验

强化人体生物力学性能分析能力有助于提高学生处理外骨骼机器人研究过程中解决人机共融技术问题的技术手段。该文以助力型外骨骼机器人为研究背景,基于OpenSim仿真平台提出了一个人体下肢生物力学性能分析实验教学方案,以技术层、输入层、模型层和输出层体系结构为视角,梳理出由人体下肢运动信息采集到生物力学性能分析的实验仿真流程。使用OpenSim软件建立人体下肢参数化肌骨模型,经由逆运动学和逆动力学求解器获取下肢运动过程中的关节角与关节力矩,为助力型外骨骼的助力机制研究提供数据支撑。

踝足助力外骨骼研究与展望

助力型外骨骼可有效提高步行效率。以踝关节助力需求为研究对象,通过梳理国内外文献资料,阐述了踝足助力外骨骼的技术发展历程与研究现状。通过对比分析现有踝足助力外骨骼在结构形式、能源转换、驱动方式等方面的技术特点,描述了不同外骨骼的助力原理、构型设计、控制策略及其代谢损耗情况,进而探讨目前亟待解决的问题,并对其发展趋势做出展望。

基于智慧教学平台的混合式教学模式构建研究

在分析智慧教学平台特点和混合式教学优势的基础上,秉承资源支撑、任务驱动、能力导向、数据反馈、评价保障原则,构建了基于智慧教学平台的混合式教学模式。从师生两方面、教学三阶段开展设计,通过教学资源、环境、策略、方法的混合运用,探寻科学实施混合式教学的路径,以期为高校工作者提供有益的启发和借鉴。

3R1T型并联式踝关节康复机构型综合

针对踝关节的活动度和康复训练的条件进行分析,确定期望自由度的类型,明确构型综合的目标为3R1T型,通过约束螺旋综合法进行构型综合。首先求解3R1T型并联机构的运动螺旋系与约束螺旋系,推导出3R1T型并联机构不同自由度分支的约束螺旋系与运动螺旋系。然后通过对分支的运动螺旋系进行线性变换得到不同结构的串联分支,将分支组合得到一系列不同类型的3R1T型并联机构。最后选取其中一种构型进行瞬时机构的判别,为康复机构的本体设计提供理论依据。

一种机械式高楼逃生装置设计方法研究

高楼逃生装置作为一种实用新型产品已引起人们的关注和重视。针对逃生装置的关键技术进行设计研究,提出了一种机械式高楼逃生装置的设计方案。首先分析逃生装置的结构组成及工作原理,利用Pro/E软件建立逃生装置的三维几何模型,进行虚拟装配及干涉检测。采用机械系统动力学仿真软件ADAMS构建虚拟样机,进行运动学/动力学分析。最后加工实验装置。实验测试表明,该逃生装置能够满足设计要求。

地方院校大类招生教育模式现状分析及对策

大类招生是国际高等教育改革的大势所趋,是转变教育思想和理念的需要。文章以高校招生制度改革为切入点,提出专业分布不合理、培养方案不匹配、分流方案不科学、学生管理不流畅、志愿填报不均衡五个主要问题,剖析问题产生的根源,分别从专业认知导论与职业规划相结合、冷门专业发展与学生满意度相平衡、学生心理疏导与三级管理模式相融合方面给出解决措施。

基于单片机的LED立体成像系统设计

立体成像可真实地再现立体空间中的事物形态,具有显示信息量更大,互动性强的视觉体验.本文设计了一种以单片机作为控制核心的LED立体成像系统,针对3D动态图案成像的功能需求,采用双层控制策略,即通过串口PC机向单片机发送命令,再由单片机对LED立体成像系统进行驱动和控制.试验结果表明本系统的设计方法可为大型三维立体成像系统的研发提供一定的技术支持.

基于多连杆机构的电动机械夹爪设计

针对项目需求提出的夹爪平行开合夹紧工件、夹紧力可控、夹紧开合位置可控等特点,基于平行四边形机构与螺旋副的特性,提出了一种轻量化、大负载的电动机械夹爪的设计方案。针对三种不同夹取状态,建立了机械夹爪夹紧力的显性解析式,并借助有限元分析软件针对所需夹紧力最大的工况进行了模拟仿真,理论结果与仿真结果得到相互验证。最后搭建了工作样机并进行了试验研究,试验研究表明,该机械夹爪能够夹紧不同直径及重量的工件进行提升与翻转动作,满足了设计要求。

基于ROS的果实采摘机器人实验教学设计

文章以果实采摘为研究背景,基于ROS机器人仿真平台提出了一个橘类果实采摘机器人系统设计实验教学方案。使用SolidWorks软件建立6自由度机械臂三维实体模型,借助插件生成URDF文件,并在ROS环境中通过MoveIt!配置了机械臂运动学参数,使用Rviz实现了机械臂运动仿真可视化。基于果实颜色特征和霍夫变换原理,提取果实轮廓以获取果实圆心坐标,采用Realsense D415深度相机获取果实深度信息,从而获得相机坐标系下果实的位置。采用串口通信方式及舵机数据传输协议,构建了机械臂运动控制的信息交互通道;基于ROS节点与话题机制,构建了机械臂运动规划架构;基于采样算法进行IK求解,实现了果实采摘机器人运动规划仿真与控制的同步。

3-UPS并联机器人工作空间研究

基于3-UPS并联机器人为研究对象,分析了基座与动平台之间支链连杆的长度对3-UPS并联机器人工作空间的限制。采用三维搜索法确定工作空间边界。通过Matlab编程绘制出3-UPS并联机器人的灵活工作空间,同时研究了并联机器人机构模型参数与工作空间之间关联性。为并联机器人的结构设计和进一步研究奠定了基础。

深根中药振动挖掘铲参数化设计与仿真

在对深根中药收获机振幅调节机构和振动挖掘铲分析的基础上,采用设计点参数化的方法建立了挖掘铲挖掘机构的仿真模型,并分别对影响收获机性能的主要因素—偏心距、入土角度和机具前进速度进行了仿真研究,为振动式挖掘机械的设计开发提供了技术支持。

大类招生模式下专业分流方案设计与实例分析

在高等教育改革进程中,大类招生已成为诸多人才培养模式改革尝试中的一个主流方向。专业分流方案的科学性与合理性是该培养模式的重要组成环节。针对此问题,本文基于成绩优先和志愿优先两个原则提出了两种专业分流实施细则,并采用Delphi编写出完整的专业分流软件系统,通过实例进行比较分析,挖掘大类招生模式下专业分流过程中的表象与内涵。

基于布局驱动的产品自动装配与更新

为了提高产品的自动装配与设计变更的效率,提出一种基于三维模型模板且由布局图驱动产品自动装配及更新相结合的设计方法。在该设计方法中,确定产品结构的位置及尺寸关系,在布局图中指定相应的关系、参数及设计基准,建立三维模型模板且自动完成装配,在Microsoft Visual C++6.0的集成环境下,利用开发工具包Pro/TOOLKIT,针对布局图中的参数和关系式进行编程,实现设计参数及关系式的检索与修改,同时根据新的参数值生成新的设计方案。该设计方法能够轻易地实现产品的自动装配及其设计变更,并将其方法应用于拱泥机器人整机设计的过程中,保证了拱泥机器人处于不同的工作环境下的自动设计变更的可行性。

拱泥机器人仿生机构方案设计

为了提高拱泥机器人在泥土中转向的灵活性,从仿生机构的优化设计的角度出发,在对蚯蚓的生理结构与运动机理研究的基础上,提出了拱泥机器人的基本构成及其转向节的设计方案。从力学的角度分析了影响拱泥机器人转向灵活性的主要因素,利用姿态固定的位置空间方式对拱泥机器人转向节的工作空间进行了降维式研究,对转向节与支撑机构的装配关系进行了修正。通过数值计算和仿真分析得到了转向节的结构参数和运动参数对其自身的影响。

拱泥机器人避障运动分析及其系统仿真

路径规划问题是拱泥机器人研究中的一项关键技术。在概述拱泥机器人的基本构成,分析其规划策略的基础上,提出拱泥机器人避障运动控制器路径规划算法,并通过仿真实验得以验证,实现了局部规划与全局导航目标的有机结合。基于该规划策略及其算法,设计集数据接口、硬件接口、数学运算接口和图形化接口为一体的避障运动仿真系统。结果表明,该规划策略对拱泥机器人在未知泥土环境下实现动作稳定、轨迹平滑的避障运动具有良好的效果。

基于ZigBee无线网络的室内定位系统设计

深入分析现有室内定位技术及其特点,详细介绍了基于ZigBee无线网络的室内定位试验平台的硬件组成和定位算法,给出了无线网络定位图形化监视软件的关键技术,以移动小车为载体进行了目标点定位试验研究。结果表明该定位系统具有良好的定位精度与可扩展性。