基于CT图像重建人体膝关节3D骨骼优化模型

目的:重建一个含有股骨远端和胫骨近端的人体膝关节3D骨骼优化模型。方法:采用螺旋CT机扫描人体膝关节部位,从胫骨近端到股骨远端,获得DICOM格式图像数据。利用Mimics软件进行图像数据输入和视图图像处理重建3D骨骼模型,并使用它自带的3-matic软件对所建的3D模型进行优化处理。结果:使用Mimics软件重建了一个含有股骨远端和胫骨近端的左侧人体膝关节3D骨骼模型,其自带的3-matic软件重建了一个含有股骨远端和胫骨近端的左侧人体膝关节3D骨骼优化模型。结论:该优化模型可清晰精确地模拟股骨远端和胫骨近端的三维几何形态,能导入到ANSYS/ABAQUS等有限元软件进行力学特性分析,也能结合MRI重建含有半月板的人体膝关节生物力学模型,为仿生膝关节的结构设计提供理论依据。

大规模应用纯电动环卫车的经济性测算

以公共领域用的纯电动环卫车用动力电池为研究对象,以9年收回成本、每年11%收益率为条件,采用总投资收益率法,对动力电池运营价格进行测算分析。在充电站设计运营车辆为50辆,实际运营车辆分别为10,15,20,25,30,35,40,45,50,55辆的条件下,采用总投资收益率法,测算充电电价,针对实际运营的车辆规模对动力电池运营价格的影响进行分析,最后给出电动环卫车大规模推广的建议。

机器人可控磁浮仿生膝关节的研究

以人体膝关节为研究对象,基于功能仿生及磁浮技术的特点,提出了一种具有无摩擦、抗冲击等特性的可控磁浮仿生膝关节结构模型。论述了磁浮仿生膝关节控制系统的组成,以及工作原理。通过对仿生膝关节闭合磁路部分的分析,计算和推导了所产生磁场的磁感应强度和合磁浮力的近似数学表达式。

基于换电和电池租赁模式的纯电动汽车运营成本评估及预测研究

在纯电动汽车示范运营中,动力电池运营价格测算是开展电池租赁模式的重要前提,目前尚无成熟方法并缺少可靠数据。本文运用成本加成定价法和年金法,在裸车销售,电池租赁模式下,在充换电站建设、运营和电池租赁由两个主体承担的条件下,对电池运营价格进行了测算;同时,应用影响因素敏感性分析方法,结合北京市纯电动公交车实际运营数据,分析了电池系统价格、贴现率、年人工成本、年充电量和充电基础设施初期投资等因素对动力电池运营价格的影响,得出电池价格和充电量是影响运营价格的最敏感因素。根据连续4年的小型成熟二次锂电池价格历史数据和燃油价格趋势,预测并比较了未来几个四年电动汽车和传统汽车的运营费用,最终提出了未来电动汽车产业发展的建议。

基于两种商业模式的动力电池运营价格测算及对比分析

以裸车销售、电池租赁方案为背景,以北京市8吨纯电动环卫车数据为基础,以4年为一个电池应用周期,在充电站运营商同时开展电池租赁的一体化模式和充电站运营商与专业电池租赁公司各自运营的分立模式两种条件下,开展了电池运营价格的测算及对比。分析了内部收益率法、成本加成定价法和年金法的计算原理;在运营商盈亏平衡的前提下,分含充电基础设施建设费用和不含充电基础设施建设费用两种情况,测算和对比了单辆电动汽车4年期内总的运营费用及其组成;在国家补贴与地方补贴分别为1:O,1:0.5和1:1的条件下,计算了用户的运营成本;给出了两种商业模式下电池运营价格随年运营里程的变化曲线,分析了实际运营里程下用户的最优付款方式;最后,给出了电动汽车产业发展建议。

基于Pro/E的三环减速器三维建模及运动仿真

在简单介绍三环减速器的主要结构及基本工作原理的基础上,以Pro/E为支撑平台,利用Pro/E软件下强大的参数化三维建模功能,对三环减速器进行了虚拟装配及运动仿真来检验各主要参数计算的正确性。

3.0T磁共振三种序列在3D半月板模型重建中的对比分析

目的:比较磁共振自旋回波(SE)T1WI、快速自旋回波(TSE)T2WI和质子压脂成像(FS-PDWI)三种序列在重建3D半月板模型中的价值。方法:采用超导3.0T MR对30例正常膝关节半月板进行扫描,所有病例扫描参数保持一致,获得T1WI(A组)、T2WI(B组)和FS-PDWI(C组)三组序列DICOM 3.0格式的影像数据,利用Mimics 16.0软件重建3D半月板模型。采用SPSS19.0软件统计分析,比较三组图像质量的主观评分,比较3D模型与原始二维图像半月板前角、后角及体部的高度和宽度。结果:三组图像质量评分分别为A组4.52±0.31,B组3.98±0.24,C组4.10±0.46;A组vs.B组q值=7.32(P<0.05),B组vs.C组q值=2.38(P>0.05),A组vs.C组q值=5.04(P<0.05)。3D模型与原始二维图像半月板测量值之间差异无统计学意义(P>0.05)。结论:MRI T1WI序列为半月板3D重建优势序列,3D模型能清晰精确地模拟半月板的三维几何形态,为半月板生物打印技术提供模型。

人体膝关节运动学和动力学模型研究

以人体膝关节为研究对像,建立人体膝关节模型已经成为了一种有效的研究方式。确定了人体膝关节模型的类型,并分别对每一种类型的模型进行了简单介绍。在解剖学的基础上,重点针对人体膝关节运动学和动力学模型的类型,相应地在国内外研究现状里做了详细描述和综合分析。通过深入研究发现其优点和局限性,对存在的问题进行了总结,并提出了解决方法以及未来的发展趋势。

基于ANSYS的控制式差动无级变速器行星架模态分析

运用有限元软件ANSYS对控制式差动无级变速器行星架的振动特性和响应特性进行较为全面的分析,得到行星架的前6阶振型云图并进行试验,验证分析结果的正确性,从而为避免因装置共振等因素造成的损害在理论上提供参考,也为进一步研究控制式差动无级变速器的振动问题提供理论参考。

脑-机接口技术研究

脑-机接口是在人脑与计算机或其他电子设备之间建立直接的交流和控制的通道,它直接通过脑来表达想法,而不需要语言和动作,为思维正常但有严重运动障碍的患者提供了与外界交流和控制的途径,提高了他们的生活质量。本文对脑-机接口(brain computer interface,BCI)技术、研究方法、分类以及涉及的关键技术、应用领域等进行了较为详细的综述,并在此基础上分析目前BCI存在的问题,最后指出该领域的发展趋势。

复合益生菌对产气荚膜梭菌感染肉鸡生长性能、肠道屏障和免疫功能的影响

试验旨在研究复合益生菌对产气荚膜梭菌感染肉鸡生长性能、肠道屏障及免疫功能的影响。将240只1日龄科宝肉鸡随机分为4组,即对照组、感染组、复合益生菌1+感染组、复合益生菌2+感染组,每组5个重复,每个重复12只鸡。复合益生菌1以玉米乳杆菌和植物乳杆菌为主,复合益生菌2以副干酪乳杆菌为主。所有感染肉鸡在14~20d经口接种A型产气荚膜梭菌,未感染组肉鸡接种等体积的液体培养基。试验期42d。结果表明,与对照组相比,感染组21d肉鸡的平均体重和1~21d平均日增重均显著降低(P<0.05),感染组1~42d肉鸡的平均日增重和平均日采食量显著降低(P<0.05)。与对照组相比,感染组肉鸡回肠绒毛高度显著降低(P<0.05);脾脏指数显著提高(P<0.05)。与感染组相比,复合益生菌1+感染组肉鸡21、28d空肠绒毛高度与隐窝深度比值显著提高(P<0.05),脾脏指数显著降低(P<0.05);复合益生菌2+感染组肉鸡1~42d的平均日增重显著提高(P<0.05);28d肉鸡空肠绒毛高度与隐窝深度比值显著增加(P<0.05),21d空肠紧密连接蛋白(ZO-1)mRNA水平显著上调(P<0.05),肉鸡21d空肠白细胞介素-8(IL-8)mRNA水平显著下调(P<0.05)。研究表明,日粮中添加以副干酪乳杆菌为主的复合益生菌可缓解产气荚膜梭菌对肉鸡生产性能的负面影响,添加以乳酸杆菌为主的复合益生菌对肉鸡肠道健康具有一定改善作用。

包被肉桂油对1~21日龄肉鸡生长性能和回肠微生物区系的影响

为进一步探究肉桂油的应用效果,本试验在前期研究基础上探讨了饲粮中添加300 mg/kg包被肉桂油对肉鸡回肠菌群多样性和组成的影响。试验采用单因素设计,将132只1日龄科宝500肉鸡随机分成对照组和试验组,每个处理组6个重复,每个重复11只鸡(5只公鸡,6只母鸡)。对照组饲喂基础饲粮,试验组饲粮在基础饲粮中添加300 mg/kg包被肉桂油,试验期为21 d。结果显示,饲粮中添加300 mg/kg包被肉桂油对1~21日龄肉鸡生长性能无显著影响(P>0.05)。与对照组相比,试验组肉鸡21日龄回肠微生物的Shannon指数和Sobs指数显著增加(P<0.05),Simpson指数显著降低(P<0.05)。两组回肠微生物共有的OTU数为133个,对照组和试验组独有的OTU数分别为4和135个。ANOSIM分析显示,肉鸡回肠微生物的组间差异大于组内差异(R=0.4896)且差异显著(P<0.05)。试验组回肠链球菌属相对丰度显著低于对照组(P<0.05);两组回肠其他属细菌丰度差异均不显著(P>0.05)。综上所述,饲粮中添加300 mg/kg包被肉桂油有利于增加21日龄肉鸡回肠微生物多样性,降低链球菌属细菌的相对丰度。

日粮中添加包被肉桂油对肉鸡屠宰性能、肌肉品质和风味的影响

为探究鸡日粮中添加包被肉桂油对肉鸡生长性能、屠宰性能、肌肉品质和肌肉风味的影响,试验选用168只1日龄罗斯308雏鸡,随机分成2个处理组,对照组饲喂基础日粮,试验组在基础日粮中添加300 mg/kg的包被肉桂油。结果显示:与对照组相比,试验组肉鸡活体重没有显著的差异(P>0.05);21日龄胸肌的a^*值和b^*值(P<0.05)和42日龄胸肌和腿肌的24 h pH值(P<0.05)提高,21和42日龄胸肌和腿肌的滴水损失(P<0.05)降低;21日龄胸肌中过氧化氢的含量和42日龄胸肌丙二醛含量(P<0.01)降低;腿肌中的甜味氨基酸(丝氨酸和甘氨酸)(P<0.05)和芳香族氨基酸(酪氨酸和苯丙氨酸)的含量(P<0.01)提高。研究表明:日粮中添加300 mg/kg的包被肉桂油能够改善肉鸡肌肉品质的部分指标,提高胸肌抗氧化力和腿肌风味。

呕吐毒素对猪肠道屏障的影响及其营养调控研究进展

肠道的屏障功能是防御外源性有毒有害物质损伤机体的重要途径。呕吐毒素被猪摄入后,可以通过改变微生物区系组成,降低黏蛋白、紧密连接蛋白的表达水平以及调控免疫因子,破坏肠道的生物屏障、化学屏障、物理屏障和免疫屏障,对猪机体造成严重的危害。通过营养调控缓解呕吐毒素对猪肠道屏障功能的损伤,是一种有效途径。本文主要对呕吐毒素诱导的猪肠道屏障功能损伤及植物提取物和不同营养物质对该损伤的缓解作用进行总结,旨在为饲料及饲料原料呕吐毒素污染预防、猪肠道健康保护提供参考。

基于Jerk最优的机器人轨迹规划

针对机器人任务路径轨迹的复杂性和稳定性要求,提出了一种基于Jerk最优的笛卡尔空间轨迹规划方法,得到一条光滑和平稳的机器人动作轨迹。机器人轨迹被约束通过笛卡尔空间中一系列路径点,采用Jerk连续可导的余弦函数曲线来插补路径点之间的机器人轨迹,通过求解逆运动学计算出期望的机器人关节角度。最后,以NAO机器人为平台对轨迹规划方法进行了仿真与实验验证。实验结果显示,规划得到的机器人路径轨迹光滑平稳没有突变,顺利地完成实验任务动作。

基于动作捕捉的人形机器人遥操作动作重定向技术

遥操作是机器人研究的重要应用,针对人形机器人开发了一种机器人遥操作方法,利用基于误差最优化的动作重定向技术将人体动作捕捉数据映射到人形机器人模仿人体动作完成遥操作任务,同时能够在遥操作过程在质心调节和三点支撑法自动切换保持平衡。该方法已经在人形机器人NAO进行验证,成功的遥操作NAO机器人应用于书法书写。实验结果显示,人和机器人之间的动作映射保持了良好的运动学匹配和较高的跟踪精度,同时保证了机器人的平衡。

大型枢纽机场电动车辆与充电设施安全运行管理平台建设实践

北京首都国际机场(以下简称“首都机场”)作为民航局“油改电”试点机场,于2014年起开始逐步推进民航车辆电动化工作。2018年,按照国务院《打赢蓝天保卫战三年行动计划》总体部署,民航局印发实施《民航贯彻落实<打赢蓝天保卫战三年行动计划>工作方案》,确定了北京首都等39家重点区域机场为民航打赢蓝天保卫战主要阵地,对有序提升机场电动化率、降低机场区域大气污染排放工作提出了具体要求。

机场飞行区电驱动设备火灾救援战术分析

近年来,新能源电驱动设备快速应用于机场飞行区,为民航节能减排工作做出巨大贡献。机场的电驱动设备,如靠机作业设备,包括飞机牵引车、行李传送车、清污水车等,多为锂离子动力电池驱动,一旦热失控诱发火灾,会造成严重的人员伤亡和财产损失。应对电驱动设备火灾,现有指导救援方面的标准少,多数机场专业消防队伍缺乏相关经验。同时,机场电驱动设备火灾救援的目标和行动要求,同社会普通电动汽车不同。