机器人技术课程思政研究

在机器人产业快速发展的背景下,市场对机器人相关人才的需求非常迫切,培养满足市场需求的德智体美劳全面发展专业人才显得尤其重要,因此,机器人技术课程中加入思政元素是人才培养必不可少的环节。对南京工程学院机械电子工程专业课机器人技术进行了课程思政的探索和教学内容设计,并对实施过程进行了探讨,为同类课程的思政融入教学提供借鉴。

基于形状记忆合金丝的柔性康复手套设计

针对康复手套穿戴舒适度低、整体结构复杂等问题,研究一种基于形状记忆合金丝驱动的柔性可穿戴康复手套.根据人手生物结构和运动范围分析,设计贴合人手的可穿戴康复手套,并对形状记忆合金驱动器的收缩性能进行动力学和热力学分析.搭建康复手套试验平台,进行连续被动和镜像康复训练试验,结果表明基于形状记忆合金的柔性康复手套可实现手部伸展拉伸等康复训练,验证了该康复手套设计的有效性.

下肢康复外骨骼机器人设计与性能分析

为了更好地辅助偏瘫患者的康复训练,设计了一种基于盘式电机驱动的下肢康复外骨骼机器人,并通过助力效果可视化研究与性能分析来验证其不同康复训练模式的有效性。首先,对下肢康复外骨骼机器人的结构进行了详细设计,并利用OpenSim软件进行了人机耦合的生物力学分析。然后,开展了基于位置跟踪控制的被动康复训练实验以及抗阻康复训练实验并采集表面肌电信号,验证了所设计下肢康复外骨骼机器人在不同模式下辅助患者康复训练的有效性。结果表明,穿戴下肢康复外骨骼机器人能使人体膝关节的力矩减小50%左右;在被动康复训练实验中,跟随误差为-4°~8°,且人体下肢目标肌群的肌肉激活度呈明显的周期性变化;在抗阻康复训练实验中,人体下肢目标肌群的肌肉激活度随负重的增加而提高。所设计的下肢康复外骨骼机器人具有良好的灵敏性和跟随性,其被动及抗阻康复训练模式均有助于偏瘫患者下肢的康复,具有广阔的应用前景。

下肢外骨骼机器人设计及实验研究

为实现下肢残障者的运动康复,设计液压驱动的下肢外骨骼机器人机构。针对下肢外骨骼的运动跟随需求,提出一种滑模控制器,并进行了控制仿真模拟。仿真结果表明:外骨骼采用该控制算法能较好地实现位置跟踪。基于dSPACE硬件在环实时仿真系统搭建了下肢外骨骼系统,进行了空摆实验、被动跟随实验及主动跟随实验。实验结果表明:设计的下肢助力外骨骼机器人能够为穿戴者提供助力,外骨骼样机的整体稳定性较好,对穿戴者具有良好的跟踪性能与快速响应性。

工程教育专业认证背景下机电传动控制课程教学改革的探讨

分析了原有机电传动控制课程教学中存在的问题,结合在工程教育专业认证背景下机械电子工程专业课程教学改革需求,对机电传动控制课程采取了基于以学生为中心的教学思路、以产出为导向的项目化教学实践、以达成课程教学目标设计的综合评价体系等教学改革措施,有效提升了课程教学质量,提高了学生的学习主动性,对应用型人才培养起到了积极作用。

一种主动型踝关节助力外骨骼设计及性能实验

为实现踝关节的运动助力,针对踝关节运动过程角度变化快、运动自由度多的特点,本文提出了一种基于多支链空间连杆机构的主动助力外骨骼,通过电机带动丝杆传动并组合空间连杆机构的设计方式,实现了踝关节主动的背屈/跖屈及从动的内收/外展,旨在提高踝关节外骨骼运动跟随的协调性,减少其对穿戴者运动自由度的限制。基于脚底测力系统进行步态识别,采用运动状态机对踝关节助力外骨骼进行分层控制策略研究。并对踝关节进行运动实验测试及助力评估。实验结果表明,踝关节外骨骼的有效助力范围(跖屈30°~背屈20°,内收35°~外展15°)能够满足正常行走需求,具有良好的运动跟随性(角度误差≤2°),受试者小腿肌电信号明显衰减,减幅均值可达28.91%,可实现有效助力。

儿童非转移性尤文肉瘤41例分析

目的总结儿童非转移性尤文肉瘤(Ewing sarcoma,ES)的临床特征、治疗结果和预后影响因素。方法对2010年1月—2018年12月上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心诊治的41例非转移性ES初治患儿的临床资料进行回顾性分析。患儿均采用该中心横纹肌肉瘤‑2009方案进行化疗,并根据危险度分组行手术和/或放疗等局部治疗。应用Kaplan‑Meier方法计算总体生存率(overall survival,OS)、无事件生存率(event‑free survival,EFS)。采用log‑rank法行单因素预后分析,以Cox回归进行多因素分析。结果41例患儿中,男21例,女20例;中位发病年龄为7.7岁(范围:1.2~14.6岁);无事件生存患儿中位随访时间为68.1个月(范围:8.1~151.7个月)。截至末次随访,33例患儿无病生存,41例患儿总体5年EFS为(78±6)%,5年OS为(82±6)%。log‑rank检验单因素分析显示,肿块直径≥8 cm、诊断至局部治疗开始时间≥16周及手术未完整切除者预后差(均P<0.05)。Cox多因素分析显示,手术未完整切除(HR=8.381,95%CI:1.681~41.801,P=0.010)是ES患儿预后差的独立危险因素。2例发生了第二肿瘤。结论ES患儿采用化疗、手术及放疗的综合治疗预后较好;初诊时肿块直径≥8 cm者的预后较差,而手术完整切除和早期开始局部治疗可改善预后。

“三全育人”视域下护理学导论课程“思政+智慧”教学模式的构建与实践

目的探索“三全育人”视域下护理学导论课程“思政+智慧”教学模式的构建与实践效果。方法选取黑龙江中医药大学2021级护理本科生作为研究对象,抽取1、2班学生为试验组(67名),3、4班学生为对照组(65名)。试验组采用“三全育人”视域下护理学导论课程“思政+智慧”教学模式,对照组采用传统教学。通过护理学导论考试和问卷调查评价两组教学效果。结果试验组平时成绩、期末成绩和综合成绩高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。试验组自主学习能力量表得分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。试验组学生的道德感量表得分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论“三全育人”视域下护理学导论课程“思政+智慧”教学模式的构建与实践可改善护理学导论课程教学效果,为高等护理学教育提供参考思路。

基于导纳控制的膝关节外骨骼摆动控制研究

针对膝关节外骨骼机械腿运动过程中对操作者的运动跟随问题,提出了一种基于导纳原理的等效惯量补偿控制方法.设计导纳控制器将外骨骼与操作者间的交互力矩转化为期望的运动轨迹;通过低通滤波加速度与惯量增益的乘积形成的闭环反馈实现等效惯量补偿;结合腿部肌肉表面肌电信号进行人体摆腿运动换向的预判,实施膝关节外骨骼机械腿的摆动控制,实验结果表明,膝关节外骨骼与受试者之间的关节角度相对误差为±12%,膝关节外骨骼机械腿对受试者的摆腿运动能实现较好的运动跟随.

并联式踝关节康复机器人研究

针对目前踝关节康复机器人不同程度地存在机构自由度冗余、机构复杂、控制难度较大等问题,采用了一种3-RUPS/S型并联机构用以实现踝关节康复运动.对康复机器人机构进行设计,采用D-H法对机构的位置反解进行分析,得到其驱动杆长随姿态角度的变化关系.利用数值解析法进行位置正解分析,并结合电动推杆的电位器数据及姿态传感器检测的动平台姿态角的变化信息实施康复机器人样机的控制.实验结果表明,踝关节康复机器人能够带动踝关节进行康复训练,满足人体踝关节的运动需求.

双足机器人稳定行走步行模式的研究

研究了一种基于零力矩点(ZMP)预观控制系统的双足机器人稳定行走步行模式生成方法.通过对双足机器人行走过程中行走参数及ZMP轨迹进行规划,计算出机器人行走过程中的质心轨迹.由运动学模型求解出其行走过程中步行姿态,预观控制器利用未来目标ZMP参考值和双足机器人状态计算控制输入,对机器人进行稳定行走控制.最后采用ADAMS和Matlab/Simulink联合仿真技术对离线步行模式进行仿真验证,仿真结果表明双足机器人虚拟样机可实现稳定行走效果.

新型多模式弹性驱动器的弹跳性能研究

基于人体肌肉的仿生驱动机制,提出一种多模式弹性驱动器,采用电动机带动丝杆螺母串联弹簧,结合相应的刹车离合装置,实现驱动器不同模式的运动,并对其运动模式进行分析;建立弹性强驱动器的动力学方程,进行简谐激励下的弹跳运动研究,并进行不同负载、不同弹性系数下的弹跳运动仿真分析;进行弹性驱动器的运动性能试验研究,分别对弹性驱动器的刹车力、连续弹跳及单次跳跃进行试验,结果表明,弹性驱动器能实现有效刹车,在简谐激励下能实现良好的连续弹跳,在输入的双曲正切信号控制下,能实现良好的单次弹跳;多模式弹性驱动器研究对对深入理解仿生驱动器的运动机理提供了重要的理论基础。

南京地铁盾构隧道管片拼装技术

通过南京地铁南北线一期工程的玄武门站-许府巷站、许府巷站-南京站两区间隧道管片选型的实践,比较详尽地介绍了南京地铁施工中的管片拼装技术。

基于VB编程的并联机器人机构型综合研究

基于单开链单元的欠秩并联机器人机构型综合方法,提出了用VB编程实现并联机器人机构的型综合,并用此方法对三平移并联机器人机构进行了型综合,达到了型综合自动化的目的。

下肢助力外骨骼的动力学分析及仿真

下肢助力外骨骼是一种形似人体腿部结构,并联与穿戴者下肢外部,对穿戴者进行行走助力的机构。针对下肢助力外骨骼的行走特点,把其行走步态周期内的运动分成:单脚支撑、双脚支撑和一脚虚触地的双脚支撑三种行走模式,分别对此三种行走模式进行研究。构建动力学模型,求出各关节力矩,并通过仿真,验证其理论分析的正确性。下肢助力外骨骼的动力学研究为控制系统提供重要的理论依据,除外此研究结果也为仿人机器人的行走动力学研究提供重要的参考依据。

面向助力机器人设计的人体负重楼梯行走下肢运动研究

利用Motion Analysis公司开发的步态分析系统对12名测试对象分别进行不同负重(0kg,10kg,20kg,30kg)的上楼梯行走实验,检测出上楼梯过程中,下肢关键点的三维坐标值及脚底与地面间的反作用力及力矩,通过建立人体下肢动力学模型,获得行走过程中下肢各关节的运动学及动力学行走数据,并分析出随着负重的增加,下肢各关节的运动变化特征。揭示了人体不同负重上楼梯过程中下肢各关节的运动机理,获得的运动学及动力学数据为下肢助力机器人的设计提供了重要的理论依据。

超前支护技术在敞开式全断面掘进机施工中的应用

文章对TB880E型敞开式全断面掘进机 (简称TBM)在新建铁路西安至南京线磨沟岭隧道施工中的超前导管注浆和管棚支护技术进行了研究并提出了相应的施工方案和技术措施 。

基于PVDF的足底测力系统研究

为实现人体不同路况运动过程中的步态识别,研制出一种便于穿戴的鞋垫式足底测力系统。以PVDF压电薄膜为传感材料,设计足底传感器。采用由电荷放大电路、滤波电路及电压放大电路组成的信号系统对传感器输出信号进行采样及处理,进行了电荷放大电路中的反馈电阻与反馈电容的实验测试选型分析研究。进行了平地行走、楼梯行走及斜坡行走的实验,实验表明,该足底测力系统具有良好的灵敏度与测量精度,并且采用PVDF内嵌在鞋垫的结构,使得测力系统适用于不同模式行走运动的检测。

腺病毒介导的ING4对裸鼠人骨肉瘤移植瘤的生长抑制作用

目的:研究腺病毒介导的人ING4基因(Ad-ING4)对MG-63人骨肉瘤细胞移植瘤的生长抑制作用及其机制。方法:将本室构建好的重组腺病毒表达载体Ad-ING4,经QBI-293A细胞感染多轮扩增后获得高效价重组病毒子以用于肿瘤基因治疗试验,首先建立MG-63人骨肉瘤细胞移植瘤裸鼠模型,然后将15只荷瘤裸鼠随机分为阴性对照组(PBS组)、空载体对照组(Ad-GFP组)、Ad-ING4实验组(Ad-ING4组),3组均使用瘤体内注射干预用药,隔日一次,共5次。分别于用药前和用药后测量皮下瘤的体积,治疗开始后的第15天将裸鼠脱颈处死,摘取瘤体称重,计算抑瘤率。HE染色观察移植瘤细胞形态,免疫组化法检测瘤体中Bcl-2、Bax、Caspase-3、VEGF、CD34细胞因子的表达。结果:获得了高滴度(109pfu/ml)的重组腺病毒Ad-ING4;经瘤体基因治疗后,Ad-ING4组与PBS组及Ad-GFP组相比,可以明显抑制裸鼠MG-63人骨肉瘤细胞移植瘤生长,瘤重抑制率可达59.3%,移植瘤组织中可出现典型的细胞凋亡、坏死现象,其分子机制可能与Ad-ING4明显上调瘤体中促进凋亡的细胞因子Bax、Caspase-3的表达,下调抑制凋亡因子Bcl-2及血管形成细胞因子VEGF、CD34的表达有关。结论:Ad-ING4可以显著抑制MG-63人骨肉瘤细胞荷瘤生长,其机制可能通过激活细胞凋亡和抑制血管形成等途径来发挥抑瘤作用。

二平移三转动并联机器人机构型综合研究

基于单开链单元的欠秩并联机器人机构型综合方法的理论,对二平移三转动并联机器人机构进行了型综合及分类,得到几十种机构.提出的二平移三转动并联机器人机构型综合方法具有普遍意义,并已用于其他运动输出类型的欠秩并联机器人机构的型综合.