基于OpenSim的柔性下肢助力外骨骼设计及仿真分析

针对目前刚性外骨骼存在穿戴舒适性差、外骨骼关节难以与人体关节匹配、对人体自由度限制较多等问题,设计了一种柔性下肢助力外骨骼,该外骨骼采用柔性弹力带储能装置,可实现行走时对人体下肢肌肉进行助力。使用OpenSim软件建立了柔性外骨骼人机交互的模拟,以实现其最佳助力方案为目标,建立了多关节助力、单关节助力人机耦合模型;研究了不同关节助力组合对人体助力的影响以及不同弹簧刚度外骨骼人机耦合模型对膝关节、髋关节和踝关节的影响。结果表明,单关节助力方案优于多关节助力方案,随着弹簧刚度的增加,当达到20 N/mm时,单踝关节助力方案助力效果最好。模拟仿真结果表明,穿戴踝关节外骨骼后与不穿戴的情况相比,在行走过程中,人体总体能量消耗、小腿主要运动肌肉受力均有所减小,减小了穿戴者的肌肉负担,达到了助力目的。

有创机械通气与经鼻高流量氧气湿化序贯疗法治疗老年重症肺炎伴呼吸衰竭患者的效果及对血气分析指标、HMGB1、IL-17的影响

目的探究有创机械通气与经鼻高流量氧气湿化序贯疗法治疗老年重症肺炎伴呼吸衰竭患者的效果及对血气分析指标、高迁移率族蛋白B1(HMGB1)、白细胞介素-17(IL-17)的影响。方法选取2021年1月至2022年1月我院收治的150例老年重症肺炎伴呼吸衰竭患者为研究对象,按照治疗方法将其分为对照组与观察组,各75例。对照组采用有创机械通气治疗,观察组采用经鼻高流量氧气湿化序贯疗法。比较两组的治疗效果。结果观察组的机械通气时间、呼吸重症监护室(RICU)入住时间短于对照组,再插管率、呼吸机相关性肺炎(VAP)发生率低于对照组(P<0.05)。治疗后,观察组的二氧化碳分压(PaCO_(2))低于对照组,氧分压(PaO_(2))、血氧饱和度(SaO_(2))高于对照组(P<0.05)。治疗后,观察组的HMGB1、IL-17水平低于对照组(P<0.05)。治疗后,观察组的用力呼气量(FVC)、第1秒用力呼气量(FEV_(1))、FEV_(1)/FVC高于对照组(P<0.05)。结论经鼻高流量氧气湿化序贯疗法较有创机械通气治疗老年重症肺炎伴呼吸衰竭患者的效果更好,不仅能够有效改善血气分析指标,还能调节HMGB1、IL-17水平,促进肺功能恢复。

无创正压通气对肺癌重症呼吸衰竭患者的治疗效果

目的探讨无创正压通气对肺癌重症呼吸衰竭患者的治疗效果。方法根据治疗方法的不同将80例肺癌重症呼吸衰竭患者分为观察组和对照组,每组40例,对照组患者予以常规对症治疗,观察组患者在对照组的基础上采用无创正压通气。比较两组患者的临床疗效、动脉血气指标[动脉血氧分压(PaO_(2))、动脉血二氧化碳分压(PaCO_(2))、pH值]、不良反应发生情况及生活质量[健康调查简表(SF-36)]。结果观察组患者的总有效率高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后,两组患者PaO_(2)、pH值均高于本组治疗前,PaCO_(2)均低于本组治疗前,观察组患者PaO_(2)、p H值均高于对照组,PaCO_(2)低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。观察组患者的不良反应总发生率明显低于对照组(P<0.01)。治疗后,两组患者生理职能、生理机能、社会功能、情感职能、精神健康评分均高于本组治疗前,观察组患者上述评分均高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论无创正压通气对肺癌重症呼吸衰竭患者的治疗效果显著,可有效改善其动脉血气指标,降低不良反应发生率,提高生活质量。

无创呼吸机在慢阻肺急性发作期ICU治疗中的应用效果及对动脉血气指标的影响

目的探讨无创呼吸机在慢阻肺急性发作期重症监护室(ICU)治疗中的应用效果及对动脉血气指标的影响。方法选取2020年1月至12月我院收治的64例慢阻肺急性发作期患者为研究对象,按照呼吸治疗方案差异将其分为有创组(32例,有创呼吸机治疗)和无创组(32例,无创呼吸机治疗)。比较两组的治疗效果。结果呼吸治疗3 h后(T_(1))、呼吸治疗6 h后(T_(2))、呼吸治疗12 h后(T_(3)),无创组的血氧饱和度(SaO_(2))、动脉血氧分压(PaO_(2))高于有创组,动脉血二氧化碳分压(PaCO_(2))、总二氧化碳(TCO_(2))水平低于有创组(P<0.05)。T_(1)、T_(2)、T_(3),无创组的心率(HR)、呼吸频率(R)、平均动脉压(MAP)、中心静脉压(CVP)低于有创组(P<0.05)。治疗后,无创组的细胞间黏附分子-1(ICAM-1)、内皮细胞白细胞黏附分子-1(ELAM-1)、D-二聚体(D-D)水平低于有创组(P<0.05)。无创组的呼吸机相关性肺炎发生率低于有创组,机械通气时长、ICU入住时长、总住院时长短于有创组(P<0.05)。结论无创呼吸机应用于慢阻肺急性发作期患者ICU治疗中的效果较好,可快速恢复动脉血气指标及生命体征指标,减轻炎症反应,促进患者康复,安全高效。

基于个人–群体–商户关系模型的虚假评论识别研究

从评论利益相关者内容与行为特征相结合的角度,提出一种基于个人–群体–商户的主体关系模型(IGMRM)。选择93家店铺中9558个不同IP的97804条评论作为样本数据进行实验,结果表明,IGMRM在识别虚假评论者、存在信用操纵的商铺以及虚假评论者群体的F1值分别达到82.62%、59.26%和95.12%。使用基于评论内容的逻辑回归模型和K最邻近模型作为基线分类方法,识别虚假评论者的F1值分别为52.63%和76.75%,表明IGMRM在识别虚假评论者方面优于传统方法。

慢性阻塞性肺疾病急性发作期患者血清尿酸与肺功能血气分析的相关性研究

慢性阻塞性肺疾病急性发作期（AECOPD）患者机体的抗氧化能力处于失代偿状态，存在严重的氧化应激，这种氧化应激损伤气道和肺组织，加剧气道炎症反应。加之目前严重的环境污染，加剧对肺组织的氧化和炎症损伤，导致肺功能下降，发病率越来越高。一些研究表明，血清尿酸在缺氧状态下异常增高，且高尿酸水平与全身炎症反应有关。血清尿酸已被建议作为氧化代谢受损和预后受损的一个标志物，如痛风、动脉粥样硬化、高血压、高脂血症、充血性心力衰竭、肺血栓栓塞症、原发性肺动脉高压等疾病。然而，鲜有报道关于AECOPD患者中血清尿酸存在的意义。本研究通过测定AECOPD患者尿酸水平，分析其与对照组浓度的变化，探讨AECOPD患者血清尿酸与肺功能、血气分析的相关性。

基于并行RBF神经网络的机器人逆运动求解

机器人逆运动求解的传统方法因为需要大量公式推导往往繁琐复杂,新出现的基于神经网络的算法又存在一定的局限和不足,所以,文章在分析现有神经网络模型的基础上致力于找到一种简单快速的求解方法。考虑到RBF神经网络在非线性函数逼近中的优秀表现,文章将两个相同结构的RBF神经网络应用于机器人逆运动求解中。以NACHI-MZ04型机器人为例,首先建立其运动学模型并在此基础上得到用以训练和测试神经网络的数据,然后基于Matlab nntool搭建网络模型并分别对网络进行训练和测试,最后得到满足精度要求的网络模型。结果表明,该方法在逆运动求解问题中应用效果良好,具有一定的推广价值。

基于有限元方法的称重传感器夹具动态特性分析

针对称重传感器误差标定装置中传感器夹具发生受迫振动问题,采用基于模态叠加法的谐响应分析技术,对传感器夹具的动态特性进行了研究。基于模态、谐响应分析理论,求解得到称重传感器夹具的动态响应特性。研究结果确定了对称重传感器夹具动态性能影响最大的模态频率;并将仿真结果与模态试验数据进行了对比;经过谐响应分析得到了夹具正常工作状态下夹具材料力学性能与谐振频率之间的关系。研究结论可为称重传感器夹具的优化设计提供一定的理论参考。

上肢外骨骼助力系统集成化设计与有限元分析

根据托举搬运的工况要求,设计了一种上肢外骨骼助力系统,该系统具有可穿戴、易操控、高随动及大承载等特点。根据人体上肢结构、运动的特点,采用集成化设计方法建立了上肢外骨骼助力系统的Inventor模型,设计了能托举搬运40 kg重物的上肢外骨骼助力系统,并对框架式机械臂、多级转阀式肘肩关节、转阀驱动机构进行了较为详细的分析说明。对上肢外骨骼助力系统的助力原理进行了分析,并对其创新点进行了总结归纳。为了提高上肢外骨骼助力系统的安全性,利用ANSYS Workbench软件对其关键零/部件进行强度分析,分析结果表明上肢外骨骼助力系统的关键零/部件强度符合安全要求,保证了使用的安全性,并为后期的进一步优化设计提供了设计参考。

面向士兵体力增强的单兵助力机器人设计

为了解决士兵负重携行时体力消耗过大,易于出现骨骼肌肉损伤的问题,设计了一款士兵体力增强的无动力助力机器人,可实现士兵负重能力与持续作战能力的提升。结合人体运动负重原理,采用相容性的机构设计、变刚度的柔性仿生脊柱设计、四边形铰链式结构的自适应膝关节设计等关键技术,对单兵助力机器人采用了拟人化结构设计,确保了与士兵的有效融合,能够协助士兵在战场上负载装备而不影响其战术动作;利用ANSYS软件对其关键零/部件进行强度分析,以验证整体结构设计的稳定性和正确性,仿真结果表明,单兵助力机器人安全可靠,能够有效协助士兵携行负重。对单兵助力机器人的应用前景进行了分析,对士兵体力增强的研究具有一定的指导意义。

称重传感器蠕变误差检测装置机架的轻量化设计

为了解决称重传感器蠕变误差检测装置机架质量过重、搬运困难等问题,通过三维建模软件ProE对机架进行参数化建模,利用有限元分析技术对称重传感器蠕变误差检测装置机架进行有限元分析。以机架质量最小为优化目标,采用响应面法对机架立柱、导杆直径、空心圆钢管壁厚进行了实验仿真优化。经对机架结构尺寸优化,机架质量降幅达24.6%。

称量传感器标定装置进给系统的动态特性分析

目的解决称量传感器标定装置因进给系统在实际工作时频繁受到电机的振动而可能引发检测装置共振的问题。方法利用三维设计软件PROE建立称量传感器标定装置进给系统三维模型,结合有限元仿真技术对称量传感器标定装置进给系统进行动态特性分析和瞬态分析,并对模态分析结果进行试验验证。结果当外界激励频率与进给系统第5阶模态(412 Hz)接近时,进给系统的变形、应力值较大。结论在实际工作环境中应当避免称量传感器标定装置工作在第5阶(412 Hz)模态频率附近。

某型飞机起落架安装车调姿装置轻量化设计与性能仿真研究

为了解决现有起落架安装设备存在的工作自由度较少及装置自动化程度不足等问题,基于3-PRS空间并联机构原理设计了一种新型起落架安装车。根据飞机起落架装配步骤的特点和人机工程学的设计原则,对某型飞机起落架安装车调姿装置进行轻量化设计;采用理论分析及有限元仿真的方法,以提高起落架安装效率、提高安装设备工作自由度为设计目标,确定了新型起落架安装车整体尺寸;通过仿真分析,确定了姿态调整装置的固有频率和振型,研究了外部激励对3-PRS空间并联机构与顶升立柱连接部位幅值频率曲线的影响,通过幅值频率曲线确定了调姿装置可能发生的共振频率。设计研究结果可为起落架安装车调姿装置的优化设计提供一定的理论参考。

托盘提升机构动态特性分析及结构优化

称重传感器标定过程中,托盘提升机构动态性能对标定精度有较大影响.文中通过三维软件ProE对托盘提升装置进行三维建模,采用有限元分析技术,对托盘提升机构的模态及谐响应进行理论分析,得到托盘提升装置的固有频率及谐响应曲线,最后对托盘提升机构中响应位移最大的拉杆进行结构优化.研究结果表明,在托盘提升机构的第3,5阶固有模态频率时,气缸与拉杆连接处产生的变形较大;当工作频率接近312.28Hz时,幅频响应曲线的幅值达到峰值,托盘提升装置可能会产生共振;拉杆结构优化设计后,托盘提升机构的最大应力和变形得到大幅度减小.

称重传感器标定装置托盘结构优化与动态性能分析

托盘作为称重传感器标定装置主要传力部件,其结构性能对称重传感器测量的准确程度有着较大影响。针对称重传感器标定装置托盘结构实际工作中受迫振动问题,以托盘几何结构为研究对象,建立参数化的托盘三维模型,对托盘焊接材料方钢不同厚度、不同宽度、以及托盘不同横梁数目下的应力应变进行分析,得出最优托盘几何参数方案。采用有限元方法对优化后的托盘进行了谐响应及瞬态特性分析。谐响应分析得到托盘的振动位移、加速度、应力、应变关于激励频率的曲线,分析结果表明当外界激励频率处于362.72 Hz、499.55 Hz、796.08 Hz时,托盘装置容易发生共振。砝码不同加载位置瞬态仿真结果表明,砝码加载瞬间时托盘的最大应力小于托盘的材料屈服强度,满足结构设计要求。

称量传感器标定装置机架谐响应分析

目的解决称量传感器标定装置机架在工作中受到砝码冲击载荷和电机振动时,机架与电机连接部位被频繁破坏的问题。方法采用有限元分析技术,结合三维设计软件Pro/E对机架进行了建模,基于模态和谐响应分析理论,运用有限元分析软件Ansys Workbench对机架进行谐响应分析。结果得到外界载荷频率与机架各部位应力、变形、应变之间的关系,确定称量传感器标定装置机架危险频率范围为70.467 Hz和77.92 Hz,即固有模态阶数的第4阶和第6阶模态。结论通过谐响应分析,得出了机架发生共振时可能产生的最大振动幅值,为称量传感器在实际工作中如何避免共振提供一定的理论参考。

踝关节助力外骨骼设计及仿真性能分析

踝关节在人体正常行走时,踝关节所承受的力矩最大。文章在分析踝关节生物力学的基础上,首先从减缓小腿肌肉疲劳角度出发设计了踝关节助力外骨骼,并建立了其力传递模型。之后,采用有限元仿真分析技术对踝关节助力外骨骼进行有限元静力学仿真,并对小腿固定支架进行瞬态动力学仿真。通过有限元分析,验证了其结构设计的合理性。最后,将正常人行走时的步态数据作为驱动对踝关节助力外骨骼虚拟样机进行了ADAMS动力学仿真,研究不同步速、不同弹簧刚度系数对踝关节助力外骨骼关节力矩的影响,仿真结果表明踝关节助力外骨骼有较好的动力输出效果,为实物的搭建提供可行性依据。

基于真实载荷的托架瞬态分析及优化

目的研究托架在称量传感器标定过程中的应力、变形情况。方法采用有限元分析技术对称量传感器标定过程进行仿真模拟,研究托架在称量传感器标定过程中的应力、变形情况,并对有限元分析结果进行验证。结果通过对仿真结果分析发现了称量传感器标定装置托架应力集中部位。结论优化设计时对应力集中部位进行了圆角化,使得托架强度和刚度得到了较大的提高。

新型称重传感器气缸砝码组件设计

针对传统称重传感器标定装置的气缸砝码组件存在重量偏重、装配困难较大等问题,对传统气缸砝码组件的结构进行了改进,设计了一种新型气缸砝码装置。通过有限元技术对新型气缸砝码装置的特性进行了仿真分析,分析结果表明:新型装置相比于传统装置质量减小了14.9%,具有质量轻、应力应变小等优点。通过模态分析发现:第6阶模态振型会对支撑板产生振动变形,从而使得支撑板所受的载荷增加。此研究可为气缸砝码组件设计提供一定理论参考。

结构参数对Cymbal压电换能器发电性能的影响研究

建立Cymbal压电换能器有限元模型,通过时域仿真,分析了Cymbal换能器压电材料厚度、内腔直径和高度、金属端帽厚度等结构参数对换能器输出电压的影响规律。结果表明,为使Cymbal压电换能器得到更好的输出电压,应该选择最优的内腔高度,增大换能器内腔直径、压电材料厚度,同时减小金属端帽厚度和换能器外直径。可为Cymbal压电换能器的结构优化设计提供一定的理论参考,提高设计效率。