下肢外骨骼康复机器人仿真和试验分析

目的为了帮助下肢运动障碍者进行有序康复训练,设计一种下肢外骨骼康复机器人,动力源驱动下肢交叉摆动模拟人类正常步态行走,实现双下肢协调运动,帮助下肢运动障碍者完成康复训练。方法建立外骨骼机器人三维模型、下肢外骨骼机器人D-H模型,对下肢外骨骼康复机器人进行正、逆运动学分析,并将模型导入ADAMS,创建运动副与驱动函数进行运动学仿真,在此基础上制作样机并进行动力学测试试验分析。结果正、逆运动学验证了外骨骼康复机器人空间运动的合理性,ADAMS运动仿真结果与理论计算具有良好一致性,从而保证设计的下肢外骨骼结构与穿戴者下肢同步协调。仿真分析发现理论计算和仿真的误差主要来源于驱动函数误差,动作误差最大为2.15 cm。试验验证髋关节、膝关节运动与参考输入运动具有一致性。但是运动存在误差,髋关节平均误差为5.57°,膝关节平均误差为5.45°,实验发现电机扭矩不足是引起运动误差的首要因素,其次是零件加工误差和装配误差。结论通过理论计算、仿真与试验分析验证了方案的可行性,发现驱动误差、零件加工精度和装配精度可带来误差。研究结果可为进一步完善机器人性能和研究康复机器人动力学影响因素提供基础和参数依据。

智能化颈椎牵引系统设计

针对现有电动颈椎牵引装置的牵引力不稳定、牵引角度控制误差较大影响到颈椎病治疗效果和患者安全等问题,设计了一种基于物联网(IoT)的智能化颈椎牵引系统。该系统可对牵引力量、牵引角度进行自动精确控制,并通过构建IoT实现设备工作状态和患者状况等信息的实时监控。结果表明:该系统牵引力曲线平滑,实现了渐进式加力、等张牵引和渐退式减力;前屈后伸角度的平均偏差为0.182 5°,左右侧屈角度的平均偏差为0.264°,实现了牵引角度的精准控制,安全性和稳定性高,实现了颈椎牵引治疗的智能化。

IKEChecker:语法引导的IKE协议有状态模糊测试

互联网密钥交换(IKE,internet key exchange)协议用于在IPSec(internet protocol security)协议中进行身份验证和密钥协商,其安全性对保护IP通信至关重要,复杂的协议逻辑导致协议实现中难免存在安全漏洞。模糊测试是检测协议实现中潜在漏洞的有效手段,但将现有模糊测试工具直接应用于IKE协议时,存在生成测试用例质量不高、难以探索深层状态空间等局限性。针对上述问题,设计了基于IKE协议语法的变异策略来减少无效测试用例的生成,同时增加测试用例的多样性;引入了基于进化策略的变异调度方案来自动优化变异算子的概率分布,进一步提高生成高质量测试用例的概率;设计了消息处理器用来维护协议交互上下文信息并执行密码学相关的操作,从而支持在黑盒条件下对IKE协议进行测试,并实现对深层协议交互行为和状态空间的探索。基于上述方法实现了IKE协议有状态模糊测试工具IKEChecker,该工具支持对IKEv1和IKEv2协议进行测试。对两种广泛使用的支持IKE协议实现的开源软件strongSwan和Libreswan进行测试,发现4个未公开漏洞;通过与其他模糊测试工具对比,评估了IKEChecker在漏洞检测方面的效率。

放电等离子烧结制备细晶AlN陶瓷

采用纯纳米AlN粉和掺杂质量分数3%Y_(2)O_(3)的纳米AlN粉为原料,经放电等离子烧结工艺制备AlN陶瓷,研究了两类AlN陶瓷的相对密度、微观组织、力学性能和导热性能。结果表明:纯纳米AlN粉和掺杂Y_(2)O_(3)纳米AlN粉在40~60 MPa下,经1500℃放电等离子烧结5~60 min,均可获得相对密度>99%的AlN陶瓷。当烧结压力为50 MPa时,获得的AlN陶瓷晶粒尺寸最小,分别为176 nm和190 nm,细化晶粒明显提高了AlN陶瓷硬度和抗弯强度。当烧结时间从5 min延长至60 min时,两种AlN陶瓷晶粒尺寸分别增大至1.71μm和1.73μm。晶粒长大导致AlN陶瓷硬度和抗弯强度下降,但提升了导热性能。通过对比发现,相同放电等离子烧结工艺下添加烧结助剂Y_(2)O_(3)能够有效提升AlN陶瓷的综合性能。

水基喷雾造粒制备高导热球形氮化铝填料

氮化铝(AlN)因具有优异的导热能力和电绝缘性,是热界面材料中导热填料的理想材料。本文首先对AlN粉末进行表面改性,提高了AlN粉体的抗水解能力,然后采用水基溶剂进行喷雾造粒,在浆料配置过程中对球磨时间、添加剂用量等工艺参数进行了优化,制备了球形度高的AlN生坯,最后经脱脂烧结,制备出具有低氧含量、高球形度及高导热性的AlN填料。研究表明,磷酸改性后的AlN粉体在16 h球磨过程中可保持良好的抗水解能力。粘结剂含量(质量分数)对喷雾造粒后的生坯形状有明显影响,采用2%PVB+2%PEG粘结剂制备的粉末具有良好的球形度与表面光滑程度。经过脱脂烧结,AlN陶瓷微球的热导率和抗弯强度分别达到171.2 W·m^(-1)·K^(-1)和340 MPa,具有良好的流动性。综上所述,水基喷雾造粒制备的球形AlN适合用作热界面材料的导热填料。

多组织对照体系在HE染色和特殊染色质控中的应用

目的探索多组织对照在HE染色和特殊染色质控中的应用。方法使用本科室构建的多组织对照体系,作为染色质控品应用于HE染色及常用的特殊染色项目。结果多组织对照可用于每日HE染色质量预检测。HE染色优良时(试剂新鲜)细胞核蓝色鲜艳、胞质红色明亮,背景干净;染色不良时(试剂陈旧),细胞核细胞质的染色变暗,结肠的上皮组织细胞间隙变得灰蓝不透亮;多组织对照使用在日常特殊染色,可对改良Gomori染色、Masson染色、PAS染色、AB染色、改良Weigert染色、Hexamine silver染色等多种特殊染色项目进行染色质控。结论多组织对照使用在常规HE染色及部分特殊染色项目,可在同一染色中提供多种组织的阳性对照及阴性对照,使检测结果更准确、更稳定,取得满意染色质控效果,值得推广应用。

基于cMT-SVR人机服务器的智能护理监控系统设计

目的设计一种智能护理监控系统,用于对患者床位号、输液规格、余量、滴速和体温等护理信息的智能监测和控制。方法通过液滴传感器、温度传感器、可编程逻辑控制器和人机界面等构成终端监测装置,实时监测患者输液和体温情况,通过cMT-SVR人机服务器将各终端数据上传至cMT Viewer云平台,实现护士站云端集中监控。结果系统监测滴速与人工实测滴速的最大误差为2滴/min,平均误差为0.77滴/min;系统监测体温与人工实测体温的最大误差为0.2℃,平均误差为0.1℃;余量低于下限、输液中断和体温异常的报警准确率均为100%。结论本设计实现了智能输液监测和体温监控的功能,报警准确,具有一定的应用和推广价值。

基于数据应用保护的野外调绘核查方法研究

随着信息技术的迅猛发展,数据安全问题备受关注。在野外调绘核查中,如何确保数据的传输、存储和使用的安全性是一项迫切需要解决的问题。本文基于数据应用保护的理念,针对野外调绘核查进行了深入研究。通过对数据进行加密处理,并采用单向通信方式将加密数据传输至终端设备,在终端设备上通过远程操控模块进行解密和使用,实现了对数据的高效保护和安全使用。该方法通过远程下载加密地图数据,并在终端设备上解密显示,实现了对地图数据的安全调阅和实地核查。实验结果表明,该方法在保护数据安全、提高数据使用效率以及简化野外调绘流程等方面具有显著的优势。

RCC坝仓面碾压质量与进度的增强现实反馈方法

碾压混凝土(RCC)坝仓面碾压质量与进度等施工信息大多以报表和图片等传统方式反馈传递,不利于施工质量缺陷的及时发现和施工进度的总体把握。针对上述问题,本文基于Tsai两步标定法,提出了一种固定相机三维注册求解方法,实现了施工质量固定型增强现实反馈;结合混合注册,提出了仓面施工进度信息的移动型增强现实反馈表达方法。同时,施工质量信息与施工进度信息基于关系型数据库和建筑信息模型(BIM)进行相互关联,实现了施工信息互补增值。通过系统研发和工程应用检验,本文提出的坐标映射方法在施工区域实际配准最大偏差不超过0.5m,同时该模块响应平均时间为5.06s,满足现场使用精度和时效要求;基于移动增强现实的施工进度反馈模块,手机使用时平均帧率达29.55,帧率大于27时间占比96.17%,满足现场使用流畅度要求。本文基于增强现实(AR)所提出的方法为现场管理人员提供了多视角施工信息表达和反馈渠道。

髌腱弹性蛋白降解对其准静态拉伸力学性能的影响

背景:髌腱是维持膝关节稳定的重要结构,在拉伸作用下表现出特有的非线性力学特性,但是弹性蛋白在拉伸载荷下对髌腱力学行为的影响尚不清楚。目的:通过弹性蛋白的靶向酶处理,研究弹性蛋白对髌腱力学性能的影响。方法:(1)将30个40-50 mg新鲜猪髌腱平均分配到5种不同弹性蛋白酶浓度(0,1,5,10,20 U/m L)中孵育以及在5个不同的时间(0,1,4,6,12h)的弹性蛋白酶溶液中孵育,最后检测弹性蛋白含量。(2)将髌腱分别在PBS溶液、5 U/m L弹性蛋白酶溶液中处理8h,进行Verhoeff VanGieson(VVG)染色和Masson染色。(3)将20个新鲜猪髌腱随机分为PBS对照组和弹性蛋白酶处理组(弹性蛋白酶组),在试样表面标记9个点后进行纵向拉伸及应力松弛实验,使用光学非接触法计算标记点的位移用于后续应变分析并计算应力;然后将试样分别在PBS溶液、5 U/m L弹性蛋白酶溶液中孵育8 h,再次进行同样的力学测试。结果与结论:(1)在5 U/m L弹性蛋白酶溶液中孵育8 h可以满足此次实验要求;(2)与处理前相比,PBS组和酶处理组的组织拉伸应力显著降低,均降低约40%(P<0.001,P<0.01);与处理前相比,处理后的松弛百分比显著增加,前后相差约12%(P<0.05);在归一化的平均应力-时间曲线上,酶处理组比PBS组应力降低更大,两者相差约16%(P<0.0001);(3)以上结果表明,弹性蛋白在髌腱的拉伸力学特性及黏弹性特性中起到重要作用,进一步补充了对多尺度肌腱结构-功能关系的理解,这有利于未来对微观结构本构模型的发展和改进,以模拟髌腱病变及手术干预。

果蔬用冷库相变材料研制及其系统应用

相变蓄冷技术应用于冷库中,不仅可以利用谷电蓄冷产生经济效益,同时可以有效控制冷库温度,减少温度波动对果蔬造成的损失。本工作研制了一种相变温度可调、安全无害的麦芽糖醇/水低温相变材料。该材料根据麦芽糖醇配比的不同(质量分数1%~5%),可实现相变温度和相变潜热在0.73~1.62℃和281.43~325.82 J/g的范围可调。鉴于该材料存在的过冷问题,通过添加质量分数为1.2%的四硼酸钠作为成核剂,可将过冷度缓解至1.09℃。通过数值模拟研究蓄冷板的布置形式对冷库内温度分布和蓄冷时长的影响,发现顶置+侧置的蓄冷板布置形式相比顶置式和侧置式具有更好的储冷保鲜效果。此外,底部架空的货物布置方式可进一步延长对果蔬的保鲜时间。本工作结合材料研发和模拟研究表明,相变蓄冷技术可有效转移峰电时期的用能负荷,实现16 h的离网保鲜运行。

高浓度黏稠膏体体积弹性模量预测模型

高浓度黏稠膏体管道输送正朝着高压力、大浓度、长距离、大口径方向发展,但随着输送距离与泵送压力提高,输送系统会出现物料严重返流和管道剧烈振动。上述问题均受长输系统中高浓度黏稠膏体受压后弹性恢复影响,与高浓度黏稠膏体体积弹性模量有关。为建立高浓度黏稠膏体体积弹性模量的预测模型,以煤泥膏体为例,采用定义法设计煤泥膏体体积弹性模量的实验装置,并对实验装置进行误差分析,研究了压力、环境温度、含气量对体积弹性模量单因素影响规律。研究发现相同压力下,煤泥膏体体积弹性模量随环境温度、含气量的增大而减小,随压力呈非线性变化,当压力较小时,体积弹性模量随着压力上升而急剧增大;当压力超过一定值,体积弹性模量趋于稳定;当压力继续增大,超过一定界限,其值会继续增大。通过回归分析,在煤泥膏体压缩阶段,体积弹性模量与环境温度的变化规律与压力无关,体积弹性模量随环境温度、含气量的升高而减小。基于上述理论分析,提出了适用于压缩阶段任意压力煤泥膏体体积弹性模量的修正系数,给出任意压力和不同环境温度、含气量的体积弹性模量模型;对煤泥膏体预测值与实验值进行偏差计算,在压缩阶段绝大部分偏差都在3%以下,可实现对体积弹性模量准确预测。

水中巨型沉井冲刷试验与数值计算对比分析

针对模型试验和数值计算在研究桥墩冲刷过程中存在的不足,尤其是淤泥质粉质黏土冲刷过程中存在的问题,结合常泰长江大桥5号墩水中沉井实际工程地质条件,开展地质不分层、分层工况下物理模型试验与数值计算的对比分析。研究结果表明:物理模型试验和数值计算的最大冲刷深度均随流速的增大而增大,且在同一原型流速下,物理模型试验的最大冲刷深度大于数值计算的最大冲刷深度;原型流速1.5m/s作用下,基本可将表层粉砂层冲掉,粉质黏土层基本无冲刷;原型流速2.5m/s作用下,最大冲刷深度未到粉质黏土层底标高,粉质黏土层阻冲刷效果明显;地质不分层条件下,物理模型试验和数值计算的冲刷形态相似;地质分层较大流速作用下,物理模型试验中沉井两侧未形成明显淤积,而数值计算中沉井中部和尾部两侧淤积明显;数值计算的冲刷结果更加贴合实际,而物理模型试验的冲刷结果相对保守。

基于应急地理信息的云服务系统关键技术研究

随着测绘地理信息服务应用各行业方面作用愈趋明显,为有效应对我国各种自然灾害频发的严峻情况,减少灾害带来的损失,建立和完善应急地理信息保障服务体系显得非常重要,同时应急保障体系研究也一直是应急领域前沿的问题。本文采用云服务技术构建基于时空信息云平台的应急地理信息服务系统关键技术进行研究,实现应急演示、数据交换、应急时空数据库管理、应急信息发布、应急保障服务等,从而将各类多源应急信息资源深度整合管理、地图浏览展示,提高应急地理信息共享和综合利用水平。

路面水膜厚度影响因素与预估模型分析

为解析路面水膜厚度的影响因素并快速预估出水膜厚度,从多个水膜厚度预估方程出发,分析了不同路面和降雨因素对路面水膜厚度的影响,并遴选出了影响路面水膜厚度的关键性因素;基于收集的321组室内、外水膜厚度实测试验数据,分别建立了基于BP神经网络和回归方程的水膜厚度预估模型,并对比分析了2种模型的预测效果。研究结果表明:水膜厚度与路面构造深度、路面排水长度、纵坡坡度和降雨强度均存在关系,当不同影响因素的数值较小时,对水膜厚度的影响均较大,而数值继续增大时,影响因素与水膜厚度几乎呈线性关系;BP神经网络模型对水膜厚度的预测精度高于回归方程的预测精度,当BP神经网络模型中隐含层的神经元数为7个时,预测效果最佳,预测值与实测值间的决定系数R2为0.972。该研究成果可为提高行车安全提供一定的前期支撑。

智能膝关节功能锻炼设备的研究与设计

基于对膝关节骨性关节炎现状分析及对膝关节骨性关节炎功能锻炼疗法探究得到的相关数据,设计一种多功能、自动化、智能化的膝关节功能锻炼设备,以减速步进电机、磁粉制动器与电磁离合器为核心部件,提供设备的动力与阻力的输出及切换功能,辅以蜗轮、蜗杆、同步带等机械传动结构、基于MCU Stm32电子控制系统及软件控制系统,实现对膝关节锻炼过程中的角度范围、角速度、单次锻炼时间、次数及力量等参数的精确控制,最终设计、研究全新的智能膝关节功能锻炼设备,并通过实验数据验证设备的功能与性能。

国、省基础时空信息数据库联动更新方法研究

为利用省级地理信息数据库实现国家基础时空地理信息数据库的动态更新,本文对国、省基础时空数据库联动更新方法开展研究,并实现了联动更新关键技术。通过研究基础地理信息联动更新模式和变化信息提取方法,设计了联动更新方法技术路线和要素联动更新模型,并进行了联动更新系统开发,开展1∶10000地形数据联动更新1∶50000地形数据的生产试验,经验证该方法具有可行性,对于国、省基础时空信息数据库联动更新具有一定的参考价值。

蒸发波导模型与微波超视距传播试验对比

海洋蒸发波导是实现近海面超视距电波传播的重要环境,利用蒸发波导模型和电波传播数值算法是获取路径损耗的主要途径.基于海上平台约7个月测量的水文气象参数,对比了Paulus提出的PJ模型和美国海军研究生院(Naval Postgraduate School,NPS)提出的NPS模型,同时利用约1个月的海上超视距传播测试数据,分析了蒸发波导模型在不同环境条件下路径损耗的计算结果.研究表明:1)PJ和NPS蒸发波导模型在不稳定大气条件下预测一致性较好,但通常NPS预测的蒸发波导高度小于PJ模型,而在稳定大气条件下预测结果相差较大;2)利用单点水文气象测量数据,NPS模型预测的传播损耗优于PJ模型,特别是在不稳定大气条件下;3)以传播损耗统计累积中值为标准,PJ和NPS模型预测的中值路径损耗与实际测量损耗中值的差值分别为–14.02 dB和–10.06 dB.所得研究结果对利用单点测量的水文气象参数进行海洋或海岸区域微波超视距电波传播的路径损耗预测和无线通信系统的规划具有一定的指导意义.

纳米铁氧体基核壳结构复合吸波材料的制备方法及研究进展

首先,综述几种主要类型的纳米铁氧体基核壳结构复合吸波材料的最新研究和应用进展,介绍相应的制备方法及其优缺点,然后总结纳米铁氧体基核壳结构复合吸波材料研究领域面临的主要问题,最后展望未来的研究发展方向.

成人新型冠状病毒肺炎中医证素分布规律的文献研究

目的:基于文献报道探讨成人新型冠状病毒肺炎(简称新冠肺炎)中医证素分布及组合规律。方法:截至到2020年3月3日,从中国知网、中国生物医学文献数据库、万方数据库和维普网数据库中检索有关新冠肺炎中医证素的文献,并对文献信息进行收集整理,采用SPSS20.0统计软件进行统计描述的分析。结果:33个证素中,病性证素频率依次为湿(82.6%)、疫毒(76.8%)、气虚(76.8%)、阳虚(60.9%)、热(59.4%)、阴虚(43.5%)、寒(40.6%)、血瘀(15.9%)等,病位证素频率依次为肺(100%)、脾(59.4%)、表(14.5%)、卫(14.5%)、胃(13%)、肠(10.1%)、肝(8.7%)、心(8.7%)等;在证素组合中,以3证素及2证素组合最常见,频率为57.7%、15.8%。两证素组合中,疫毒闭肺证(7.4%)、肺气虚证(1.4%)、湿邪犯肺证(1.0%)出现频率较高;三证素组合中,肺脾气虚证(14.1%)、内闭外脱证(10.6%)、湿热郁肺证(6.0%)、寒湿犯肺证(4.9%)、湿毒犯肺证(4.9%)、热毒犯肺证(4.6%)、气阴两虚证(3.9%)出现频率较高;四证素及其他证素构成的证候单一,无集中性。结论:新冠肺炎的主要病性因素以湿、毒、虚、热、寒、瘀为主,病位主要在肺,累及在脾,常相合为病,或袭于表,或壅于胃肠,或迁延心肝。