粗糙表面接触研究进展

工程中的任何接触表面都不会是绝对光滑的,对于某些特殊接触问题必须考虑表面形貌的接触效应.粗糙表面接触研究是一门年轻的交叉学科.它主要研究粗糙表面接触力学,接触导电和导热,接触密封,接触振动和噪声,接触刚度,骨关节接触等问题,涉及固体力学,流体力学,随机过程及概率统计,计量学,电学和传热学,振动理论以及生物学等学科知识.本文综述了粗糙表面接触的研究进展.

一个三维人膝关节弹性咬合的生物力学模型

基于人膝关节的解剖特征 ,在文献和试验的基础上 ,对膝关节解剖结构作了适当的简化 。

非接触式人体膝关节健康监测系统的实现

传统穿戴式传感器监测人体膝关节健康的方式存在需要医学设备辅助、非医务人员操作困难等缺陷,针对这种情况本文设计了一款基于深度学习非接触式实时监测人体膝关节健康状况的系统.该系统使用深度相机采集人体下肢力线数据信息,通过深度学习获取人体下肢力线的空间坐标位置;然后对人体下肢力线运动视频序列进行分析处理,包括对下肢力线运动信息的小波函数分解与重构,最终经膝关节评分法得到监测结果.实验表明,该系统在不穿戴任何设备情况下实现了交互式监测,能够便捷监测膝关节健康状况,监测结果可靠性高,提供了一种监测膝关节健康的新方案.

航天服典型关节人服匹配试验研究

目的研究人服匹配因素(包括肘关节旋转中心位置、人服几何匹配度)对人服典型关节耦合运动的影响,了解人服耦合力学特性。方法采用内置式测量方法进行试验,受试者穿戴航天服上肢组件在负压舱内指定位置完成肘关节屈曲运动,使用惯性运动捕捉系统与压力测量系统,分别采集人体运动数据与人服接触力的数据,并对测量结果进行分析。结果人服耦合运动受到人服匹配因素的影响,受试者在4个位置肘关节屈曲40°时的平均力矩分别为3.7565N·m、2.8561N·m、2.9113N·m和4.0129N·m,屈曲过程消耗的能量平均为1.769J、1.565J、1.176J和1.982J。航天服关节阻尼力矩与围度比线性相关,相关系数r=0.7315。结论航天服关节中间位置与人体肘关节旋转中心匹配时活动性能较好,较小的前臂围着服工况运动时受到的关节阻尼力矩较小,人服耦合力学特性与人服匹配因素密切相关。

气动肌肉肘关节的滑模内环导纳控制设计

柔顺控制是共融机器人研究的重点。针对级联式气动肌肉肘关节动力学模型,建立了以滑模位置控制为内环、触力导纳控制为外环的控制结构;设计了带干扰观测器的滑模控制器(SMCDO),证明SMCDO算法的收敛性;将环境等效为弹簧模型,设计了外环导纳控制器,并给出控制律。搭建实物测试平台,分别开展阈值力、力安全阈值测试以及碰撞测试,并分析了刚度系数对修正轨迹和接触力的影响。实验结果表明:关节柔顺性与刚度系数相关;SMCDO内环导纳控制精度优于无干扰观测器的滑模控制器内环导纳控制;所设计的控制算法稳定且有效。