髌骨位姿异常对髌股关节接触影响的研究

目的深入研究髌骨位姿异常对髌股关节的接触影响。方法通过正常膝关节MRI图像数据建立了髌股关节的正常和异常接触模型,基于正交试验对不同水平的髌股关节异常接触模型进行了有限元仿真模拟。结果 1)在膝关节屈曲过程中,髌股关节接触特性(Von Mises应力、接触压力和接触面积)对髌骨的屈曲和旋转参数最为敏感;2)髌股异常接触时软骨表面的等效应力和接触压力都明显大于正常接触时的对应值,而接触面积则明显小于正常接触的面积。3)无论髌股是正常还是异常接触,股骨软骨上的压力和等效应力都大于髌骨软骨上的对应数值,而且同一软骨上外侧的压力和等效应力均大于内侧。结论髌骨位姿异常导致髌股关节附加应力的增大与接触面积的明显减小是引发膝关节疾病的重要根源。

矩法评定活塞裙部横截面线轮廓误差

本文通过组合应用矩法与最小二乘法,提出了求解被测活塞裙部横截面理想线轮廓的方法,并对评定活塞裙部横截面线轮廓误差进行了讨论。

产品可制造性的评价方法

阐述了可制造性的概念，并对产品可制造性评价方法，即粗评、精评、综合评价予以讨论。

胫股关节接触特性及含前交叉韧带重建隧道软骨应力仿真研究

目的研究软骨在胫股关节接触下受骨质材料属性变化以及前交叉韧带重建前后对软骨受力分布的影响。方法根据CT和MR I扫描数据,采用图像的阈值分割与配准技术建立了包括股骨、胫骨和关节软骨胫股关节模型并规划移植隧道。对正常/退变骨质(弹性模量为正常骨质的4/5,3/4,1/2,1/10)的胫股关节和含重建隧道的术后关节分别施加载荷(0.5,1,1.5,2 BW)进行接触应力有限元分析。结果随着关节处骨质材料弹性模量的降低,软骨表面所受的压力和应力均会增加;另外,单/双束重建隧道使胫股关节中的软骨面间的接触面积增大,降低软骨所承受的最大压力和应力。结论骨质材料属性的下降增大了关节软骨退化的可能性,前交叉韧带重建隧道减弱了关节抵抗接触载荷的能力,本研究对降低重建术后关节软骨退变及拟定术后的康复方案具有实用价值。

小型股骨颈辅助手术机器人模糊构型规划建模

针对微创股骨颈手术中医生的手术操作与机器人工作空间发生干涉的问题,进行了导航机器人构型模糊规划建模的研究,提出了一种机器人数字化构型设计的新方法。首先通过形体构造集的分析对手术过程提取规划空间值。其次,构建该导航机器人构型拓扑结构,提取构型特征参数,建立该机器人的模糊规划模型。最后,围绕微创股骨颈导航机器人的开发实例,进行规划模型的求解验证。实例证明:模糊规划应用于机器人的构型设计,能直接从规划变量中得到构型设计的特征参数值。这项研究开拓了模糊理论在构型设计中的应用。

活塞裙部外形轮廓误差的评定

提出了用矩法原理与单纯形优选法评定活塞裙部横截面轮廓误差的方法,建立了横截面轮廓误差评定的数学模型;根据测量数据满足小偏差与小误差假设的条件,应用最小二乘原理建立了活塞纵向轮廓多项式拟合的数学模型,并应用微机辅助测试系统进行了实验分析。

多属性产品可制造性的综合评价

文章探讨了多属性产品可制造性综合评价的基本问题，包括产品的可制造性综合评价的指标体系；产品的可制造性综合评价指标值的定义域，以及应用线性加权与层次分析法相结合的可制造性评价方法。提出了效用函数的概念，解决了综合评价过程中指标属性互斥的矛盾。该文的研究对于建立并行ＣＡＰＰ系统具有实际意义。

渐进扩展的优先关系矩阵

应用扩展矩阵描述并行工艺规划中动态变化的优先关系，通过状态转化构造矩阵的动态生成，通过迭代递进形成扩展过程，主要算法步骤是：①构造约束集合；②在约束集上依据优先准则构造约束矩阵；③生成优先矩阵的扩展行、列向量；④组合扩展优先矩阵．由此，建立了与动态ＣＡＤ设计交叉并行、逐步完善的工艺优先关系描述方法．

模糊决策应用于并行CAPP中零件形面加工方法的提取

并行CAPP具有过程集成的特点 ,其相关过程交错同步 ,循序渐进地赵于完善。基于此 ,提出了模糊决策提取形面的加工方法 ,其优点是将基于规则的推理转化为模糊推理 ,降低了推理过程的匹配冲突。再则 ,在加工方法提取中能综合考虑时间与成本的因素 ,也是其特点之一。

插齿机运动曲线的研究

提出了具有急回效应的插齿机的运动曲线，依据此曲线设计传动机构，可使插齿机往复冲程速率提高１．５倍。

机械产品动态扩展的可制造性评价

探讨了并行ＣＡＰＰ系统中的可制造性综合评价问题，它具有与特征设计与工艺规划同步并行，渐进完善的特点。通过构造粗评模型，实现概念设计阶段的可制造性评价，通过建立精评模型，实现详细设计的可制造性评价，动态过程通过设置动态链表来实现。

基于教学大纲制作“机电传动与控制”课件

论述了"机电传动与控制多媒体"课件制作的制作过程,涉及到课件的结构分布、课件素材的提取、课件的知识表示及课件制作技巧等方面。该课件基于"机电传动与控制"教学大纲编制,突出拖动电动机的传动特性和继电器与接触器的控制线路,包括变压器、直、交流电动机、同步电动机及步进电机等八章的内容,适应于机械工程专业的本科的课程教学。

状态演化的工艺路线排序

本文提出了状态演化的工艺路线排序方法，它通过对原有排序结果的不断调整与扩展，产生新的排序结果，通过状态演化，实现与系统过程同步并行、渐进完善的排序过程。排序目标是寻求满足精度要求，具有加工成本与时间最少的工艺路线，对此，通过建立路径权值最小的目标函数实现排序优化。优化过程通过两个排序模型来完成，即：初始状态的排序模型与中间过程的排序模型。前者应用分枝定界法求解，后者通过集合交、并、差及工序结点权值运算与比较完成。

基于视觉导航的机器人辅助神经外科手术系统的设计与精度分析

本文中利用MicronTracker双目视觉导航仪,开发出一种新型的视觉导航系统。将此系统应用在被动机器人辅助神经外科手术系统中,实现了对手术针位置和患者头部位置的实时跟踪。使得手术操作更加方便,这将大幅度提高手术效率,也为整个手术系统的推广普及提供了可能性。此外设计了一种新的手术注册方式,并用实验得到了验证,精度可靠安全。

机器人视觉系统模糊识别抓取物算法

针对机器人视觉系统对抓取物的模糊识别问题,参照人眼-脑识别对象的过程,建立了包括区域分割与模糊识别两个环节的识别算法.以视觉图像的灰度与色度特征作为区域分割与模糊识别的依据,从灰度、色度及形体特征上提取特征集的指标,并根据经walsh变换后图像灰度迅速向低频聚集的特点,提出基于walsh变换的基元模式识别特征的定义方法.在构建识别目标矩阵与关系矩阵的基础上,应用模糊关系合成与最大隶属度原则建立识别算法.该算法可从少量的采样点中识别出对象,具有较好的实时性.

两/三隧道固定对关节软骨及半月板的影响

基于正常膝关节4个屈曲角度(0,25,60,80)下的磁共振(MR)图像数据,建立正常/两隧道固定/三隧道固定内侧半月板移植术后的胫股关节模型.对各屈曲角度下的4种模型分别施加单一轴向压载和压扭组合载荷进行有限元仿真,得到各模型在2种载荷作用下的应力及位移分布.提取关节软骨、半月板表面的等效应力以及半月板的最大位移进行对比分析,得到内侧半月板移植术后两/三隧道固定对胫股关节中软骨及半月板的影响.总体上讲内侧半月板移植中的三隧道固定要优于双隧道固定,更利于胫股关节恢复正常的应力特性.

ACL移植隧道对半月板接触应力的影响仿真

基于CT和MRI数据建立含软骨与半月板的胫股关节三维模型的基础上,进行了三方面的研究:首先,对正常/含单束/双束移植隧道的胫股关节伸直位施加不同载荷进行有限元试验,分析关节伸直位时载荷对半月板内/外侧接触应力的影响;其二,应用并联机构与ADAMS仿真,建立屈曲运动过程中的胫股关节模型;最后,在忽略单束/双束隧道对屈曲角胫股关节位姿影响的基础上,施加单一载荷对屈曲角(0°、30°、60°、90°)位姿时的胫股关节作有限元试验,分析ACL移植隧道对内/外侧半月板应力分布的影响。通过实验得到:内/外侧半月板的接触应力与载荷成线性关系,移植隧道在关节伸直位对内侧半月板的应力基本没有影响,在屈曲角90°时对其外侧的应力影响很小。然而,在屈曲角30°/60°的位姿时移植隧道使半月板内/外侧应力增加显著。因此,ACL重建后存在引起半月板慢性退变的可能性。

前交叉韧带单束移植隧道对胫/股骨承载影响的正交实验

利用膝关节处的密质骨和松质骨在CT成像中灰度值不同的特点,通过选取合适的阈值建立了含密质骨和松质骨的股骨和胫骨三维模型。同时,在视觉导航确定前交叉韧带(ACL)单束移植隧道起止点位置的条件下,按正交实验变换ACL移植隧道参数(孔径D、冠/矢状面上的倾角α/β),构建了含隧道股骨/胫骨模型。正交实验分为5个水平,依据在直立位胫/股骨处于静平衡时以等力传递载荷的原则,分别对含隧道的股骨及胫骨施加等值压缩和弯曲载荷进行有限元分析,得到隧道参数对股骨和胫骨应力影响特性。正交实验表明,三个参数对含隧道股骨的应力影响不明显(应力增量≤7.93%),但对含隧道的胫骨应力影响显著:受压缩载荷时冠/矢状面倾角α/β产生的应力增量分别达到39.10%和36.88%,而受弯曲载荷时矢状面倾角β引起应力增量最大可达24.66%。

用矩阵微分建立股骨颈手术导航机器人位姿误差模型的方法

应用矩阵微分建立了股骨颈手术导航机器人的位姿误差模型。依次做了以下主要工作:设计股骨颈手术导航机器人的三维形体结构,即串、并联混合机构;基于结构与运动特征,采用传递矩阵建立手术导航模型;提取特征参数作为微分变元,通过矩阵微分建立手术导航的位姿误差模型;应用仿真软件matlab7.0,以导航机器人的设计尺寸与容差值为变量,对特征参数引起的导航位姿误差分布进行仿真,其结果位姿误差呈平面分布,极大误差在边界线上获得。应用矩阵微分建立的手术导航误差分析模型的工程含义明确,结构规范,适用于将机器人的精度校核穿插到形体设计的前期阶段进行,在并行设计中的精度校验上有实用性。

动态产品模型支持下的并行 CAPP

阐述了并行ＣＡＰＰ的原理，详细描述了本文提出的并行ＣＡＰＰ的工作过程。它以新增特征为增量，依靠动态特征模型的扩展以及工艺规划模型的状态演化过程，形成一个循序渐进的ＣＡＰＰ过程。