基于三维运动捕捉技术构建蒙医震脑术三维虚拟仿真平台的视觉呈现

背景:基于三维运动捕捉技术可以构建精准的、客观量化的医学虚拟仿真模型,有利于临床学习者精准、深入理解和掌握各种传统疗术。目前中医虚拟仿真模型已有报道,但蒙医传统疗术的虚拟仿真模型尚未见报道。目的:构建一种基于三维运动捕捉技术的交互式三维可视化的蒙医震脑术虚拟仿真模型。方法:使用Motion Analysis三维光学运动捕捉系统和足底测力台采集蒙医专家的运动捕捉数据,在Motion Builder软件中构建震脑术三维动作模型,使用Maya软件构建角色模型并与动作模型相匹配,运动Unity3D软件构建蒙医震脑术虚拟仿真系统,系统整合蒙医震脑术操作3D动画、运动学和动力学参数信息。结果与结论:通过三维运动捕捉技术和计算机仿真重现蒙医震脑术操作,能够显示施术者和受试者的运动姿态,记录关节运动的关键空间位置参数与变化情况,得出运动过程中的运动学、动力学参数。运用交互式三维虚拟仿真技术,实现蒙医震脑术的三维虚拟仿真的视觉呈现,为蒙医震脑术手法的标准化、数字化、可视化研究奠定基础。

混合式虚拟仿真实验教学模式在基础医学实验基本技能课程的应用

目的在基础医学实验基本技能课程中引入“线上+线下”“虚拟+现实”混合式教学模式,探究此模式在实验教学中的可行性。方法在同专业两个班级分别采用传统启发式教学法和混合式虚拟仿真实验教学法。传统启发式教学组以教师讲授、示范为主,再由学生进行实验操作。混合式虚拟仿真实验组分“基础学习-线下教学、进阶学习-线上教学、巩固学习-线下教学、拔高学习-线上教学”四个阶段,线上教学依托具体的虚拟实验项目进行学习和演练。通过课堂测试和问卷调查,比较两个班级学生的学习效果。结果混合式虚拟仿真实验组学生学习效果明显优于传统启发式教学组(P<0.05),且大部分学生认为混合式教学可提高学习能力和思维能力。结论在基础医学实验基本技能课程中实施“线上+线下”结合“虚拟+现实”混合式教学模式,实现了学与练并行,突破了时间与空间的限制,提高了学生学习效率与水平,培养了学生的学习兴趣和创新能力,对推动实验教学改革与创新具有重要意义。

虚拟仿真模式教学对提高麻醉住培医生临床思维能力的思考

临床思维能力是医学生专业发展中非常重要的一部分,它关系到医生对病人病情的准确诊断和有效治疗。医学虚拟仿真教学是一种新兴的医学教学方法,是一种利用计算机技术模拟真实医疗环境和医疗过程的教学方法。因通过创建虚拟的患者、医疗设备和操作环境,让学生能够在没有实际患者的情况下进行学习和实践而备受关注。本文就虚拟仿真模式教学对提高麻醉学本科生临床思维能力进行探讨,明确虚拟仿真教学模式在医学教育中的独特优势,旨在更好地推动虚拟仿真教学模式在麻醉住培医学生教育中的应用,帮助学生在进入临床学习期间能通过实践提高自身临床思维及临场反应能力。最终能应用于临床实践中,达到提高患者安全性和医疗质量的目的。

基于虚拟仿真的爆破工程实践教学探索

为了解决《爆破工程》实践教学中存在的爆炸安全隐患、火工品管控、储运条件严苛、教学场地狭小等问题,从教学方案设计、教学资源收集、虚拟仿真实现、教学应用与考查四个方面,构建了包含隧道掘进爆破与台阶爆破的虚拟仿真实验平台,探索出一套适用于华北科技学院城市地下空间工程专业的《爆破工程》实践教学模式。实际应用表明,虚拟仿真教学在激发学习兴趣、培养自主应用、增强实践能力等方面成效显著,极大提升了学生对知识的实际应用能力。

基于EDEM的榛子双层滚筒筛装置性能仿真试验

为了解决榛子脱苞后筛分效率低的问题,针对榛子脱苞后的物料状态设计了一种双层滚筒筛。运用EDEM仿真软件对其工作状态进行模拟,以滚筒转速、内外筛孔大小、螺旋叶片间距为试验因素,以筛分率和含杂率为评价指标,分析评估各因素对双层滚筒筛性能的影响,以获得双层滚筒筛的最佳工作参数。结果表明:当滚筒筛的内筛孔尺寸为25 mm、外筛孔尺寸为12 mm、转速为36 r/min、螺旋叶片间距为240 mm时,滚筒筛的筛分效率最佳。

基于多维邻近性的药学领域科技创新主导力扩散仿真研究

[目的/意义]科技创新主导力与创新团队的产出绩效息息相关,在日益庞杂的科技创新合作中至关重要。然而现有科技创新主导力的研究大多集中在定性讨论方面,本文从定量角度深入探讨科技创新主导力网络的演化机制,有助于进一步促进科技创新合作。[方法/过程]本文以药学领域的数据驱动,设定创新主体的搜索规则、主导规则、创新规则,以平均科技创新增益及其扩散速率为评价指标来衡量科技创新主导力的扩散效果,模拟科技创新主导力的扩散过程,并进一步探究多维邻近性与科技创新主导力扩散的动态关系。[结果/结论]结果显示,多维邻近性对科技创新主导力扩散具有重要影响,且不同邻近性在网络演化的不同阶段发挥着不同的作用。本文全面细致地刻画了多维邻近性在科技创新主导力网络演化的不同阶段所发挥的具体作用,进而为机构/企业和创新个体的发展提供参考。

不同海拔高度下电晕放电等离子体粒子特性的仿真研究

电晕放电作为等离子体的一种重要获取手段,它的放电特性及其降解能力与所处空气环境有着密切的关系.为了得到不同海拔高度对电晕放电特性和等离子体降解能力的影响,本文通过COMSOL软件基于流体动力学模型,对不同海拔高度的放电模型进行数值模拟计算.分别对电流波形、影响等离子体降解能力的电子密度、平均电子能量等物理量随海拔高度变化的规律进行研究.结果表明,海拔越高,气压越低,环境温度越低,电流脉冲峰值越高,频率越高,脉冲启动时间越提前.脉冲波形的上升时间减小、下降时间增大.同时,电子密度以及平均电子能量也会随着海拔高度的升高而增强.

高校图书馆数字资源违规使用对策设计及其仿真校验

[目的/意义]高校图书馆数字资源违规使用治理政策涉及多方利益主体博弈,单一维度的分析视角无法从系统层面有效调和并解决这一矛盾冲突。[方法/过程]本文采用演化博弈理论框架,构建数据供应商、高校图书馆和用户的三方演化博弈模型,探究各主体的行为模式及其均衡稳定策略。通过构建层次结构模型对参数赋值,以提升仿真分析结果的可靠性和真实性。随后通过MATLAB仿真实验,剖析了各类因素对于演化博弈的影响机制与作用路径,厘清利益对象间的动态交互关系和关联结构。[结果/结论]研究结果显示,该博弈模型呈现出两种不同的演化稳定策略状态,并基于数据资源违规使用的现状,分别从三方博弈主体提出针对性的意见。

基于系统动力学的政策成效与预见仿真方法探析——以人口生育政策为例

[目的/意义]系统动力学的仿真模拟能够全面捕捉政策影响下的复杂社会系统动态性,准确模拟政策干预随时间推移的累积影响,评估政策的实施效果,对于推动政策工具科学高效地制定和使用,以及提高政策效能都有着极其重要的作用。[方法/过程]以人口生育政策实施为样例,基于生育率等关键性影响因素与教育经济等环境影响参数,借助Vensim PLE构建一套系统动力学仿真模型,动态演示人口—政策—经济子系统间的交互,设计执行3项差异化政策干预情景,深入模拟预测不同政策导向下的人口变迁路径与演化趋势。[结果/结论]研究发现,生育政策的放宽在促进人口增长的同时,有效缓解老龄化趋势。但政策影响日渐式微,亟需结构化变革与调整。

胫骨内侧应力在跑步运动过程中的计算机仿真分析

背景:内侧胫骨应力综合征是困扰跑步者的一种常见的下肢慢性损伤,其损伤机制可能与“肌肉牵引”假说有关,然而这种假说还没有得到完全的证实。目的:使用肌骨仿真系统和有限元分析等方法,考察比目鱼肌、胫骨后肌、趾长屈肌在跑步过程中的收缩特征是否与跑步时胫骨内侧缘的应力水平存在相关性,从而影响内侧胫骨应力综合征的发生与发展。方法:将6名受试者不同速度跑步时的动作捕捉数据输入Anybody Modeling System骨肌仿真系统,对2.5,3.5,4.5 m/s三种跑步速度情况下的步态支撑期进行逆动力学仿真,将仿真得到的边界条件与有限元模型结合,考察胫骨内侧的应力分布情况。使用偏最小二乘回归方法分析自变量(肌力、弹性势能)与因变量(胫骨应力)之间的相关性。结果与结论:①胫骨应力水平在支撑期(1%-50%)存在速度间的统计学差异(P=0.044,F=3.834,η_(p)^(2)=0.040);②3种速度下,比目鱼肌的肌力与胫骨应力之间的平均相关性最高(r=12.999),其次胫骨后肌肌力与胫骨应力的平均相关性排名第二(r=-10.735),然后依次是趾长屈肌肌力(r=-9.751),胫骨后肌弹性势能(r=8.012),比目鱼肌弹性势能(r=9.076),趾长屈肌弹性势能(r=-4.782);③结果表明,跑步速度的增加,胫骨应力水平随之上升;比目鱼肌的收缩及吸收的弹性势能在跑步过程中的释放对于内侧胫骨应力综合征的发展将产生不可忽略的影响,而胫骨后肌和趾长屈肌的作用被高估了;综合来看,研究支持了“肌肉牵引”假说中比目鱼肌的收缩对内侧胫骨应力综合征发展发挥作用的推论。

玉米育种均格式锥体排种器仿真分析试验

针对玉米育种试验过程中出苗率低、现有条播排种器播种不均匀无法满足试验要求等问题,在现有条播排种器基础上进行优化设计;通过在锥体上增加均格的方式来提高排种均匀性,分析了锥体倾斜角度、均格数量和锥体转速对均格式锥体排种器排种性能的影响,并进行仿真试验。试验结果表明:在锥体转速为0.8 rad/s、锥体倾斜角为48.1°、锥体均格数量为30个时,排种性能最优,排种均匀性变异系数降为20.295%;影响排种均匀性的主次因素为锥体均格数量>锥体倾角>锥体转速。田间试验表明:对比无均格锥体排种器,优化后的均格式锥体排种器排种均匀性变异系数降低18.73%,排种器的排种性能显著提升,能够满足小区试验要求。

基于CFD-DEM的种子联合收获机气流清种仿真分析

针对现有种子联合收获机在收获后籽粒输运搅龙、杂余搅龙和卸粮搅龙处会残留种子的问题,在上述部位添加了清种气流,并分析在这些机构内使用气流清理残留种粒的可行性。从螺旋搅龙转速和清种入口气流速度这两个因素对清种效果的影响进行研究,开展卸粮搅龙机构内气固两相流的数值仿真,并基于计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)进行耦合求解,获得了清种过程中气相与颗粒相的速度分布及运动轨迹。结果表明:螺旋搅龙的运动状态对清种气流的通过性有显著影响;当螺旋搅龙处在高转速状态时,清种气流衰减速度较快,此状态下难以有效地利用气流进行清种;气流速度对清种效果影响显著,余种数量和清种所用时间随气流速度升高而降低,但当气流速度过快时会使种子撞击在螺旋搅龙叶片上产生反流和飞溅现象,从而影响清种效果。仿真表明,最优清种气流速度为50 m/s。

四履带式甘蔗收割机越障性能仿真与试验

目前,甘蔗主产地有广西、云南等地区,甘蔗主产区以丘陵山地为主。轮式底盘甘蔗收割机通过性差而无法在狭窄、连绵起伏等复杂坡面作业,需要一种能够适应丘陵山区的甘蔗收割机。为此,设计了一款三角履带式甘蔗收割机,底盘是由前三角履带轮和后平履带轮构成的4履带行走系统,后履带偏摆转向。同时,对该机的结构参数、履带底盘在翻越垂直壁和跨越壕沟过程中的越障性能进行分析,得出4履带式甘蔗收割机履带底盘越障性能与其结构参数的内在联系;建立了该机的多体动力学模型,在RecurDyn软件中模拟了该机在不同的参数下的动力学性能,并对样机进行越障试验验证。验证试验表明:车辆能够跨越高为18 cm的固体垂直障碍,与仿真数据相比,实际测得的俯仰角、横摆角和翻滚角的幅值变化符合预期,车辆俯仰角波动幅值超过5°,甘蔗收割机的俯仰现象明显;翻滚角变化幅值达到3°,车辆通过障碍时,需要考虑其他因素导致车辆的俯仰角变化;跨越宽为50 cm、高18 cm壕沟时,安全通过壕沟;车辆的翻滚角变化明显,幅值最大相差2°,说明此时车辆左右两边履带的颠簸较为严重,但车辆总体越障稳定性较好。研究成果可为甘蔗收割机结构设计与改进、增强作业安全性提供关键技术支持,具有重要的参考价值。

智能网联环境下混合交通流仿真设计与特性分析

以智能网联环境下混合交通流的特性为研究对象,在SUMO仿真软件中设置高速公路双向六车道的交通环境,利用SUMO仿真软件和Python软件对模拟智能网联汽车的CACC(cooperative adaptive cruise control)模型和模拟人工驾驶汽车的IDM(intelligent driver model)模型进行仿真实验,并对CACC汽车不同渗透率下的数据进行对比分析,从而对智能网联汽车与人工驾驶汽车形成的混合交通流模型进行研究。模拟仿真结果表明:在不同渗透率的智能网联汽车和人工驾驶汽车的混合交通流中,随着CACC汽车渗透率的不断增加,道路的流率不断提高,平均速度也不断提高;当CACC汽车渗透率达到100%时,道路的总时间延误可以减少约862 s;随着CACC汽车渗透率的不断增加,道路上车辆的换道频率也随之下降,减少了道路上车辆之间的速度差。智能网联汽车的参与可以提高高速公路的通行能力和车道的利用率,提高车辆的平均速度并减少行程的时间延误。

自动驾驶仿真测试场景生成技术研究进展

自动驾驶系统已经成为汽车行业和计算机科学的前沿研究领域。为了确保自动驾驶系统的安全性和可靠性,对自动驾驶系统进行充分的测试是十分必要的,而仿真测试因其测试成本低、安全性高等优点,并且测试场景是自动驾驶仿真测试的关键,因此仿真测试场景生成是自动驾驶测试过程中不可或缺的环节。目前,已有大量学者致力于研究自动驾驶仿真测试,也有许多关于自动驾驶仿真测试的研究进展报告,但是针对于自动驾驶仿真测试场景生成的研究进展报告却寥寥无几。因此,对关于自动驾驶仿真测试场景的文献进行了全面调查,并对自动驾驶仿真测试的相关背景知识进行概述;通过调研国内外几十篇相关文献,按照自动驾驶系统的模块进行归纳总结,对现有仿真测试场景生成方法进行详细分类阐述;通过调研目前主流的仿真测试工具,对现有仿真测试工具进行分析归纳;分析了自动驾驶仿真测试领域面临的挑战和未来展望。

基于仿真方法的共享换电站价值量化分析

相较于电动汽车充电站,换电站具有补能时间短、空间面积小等优点。多品牌电动汽车高效共享换电站,能够极大程度优化补能结构,减少资源浪费。为了量化共享换电站对电动汽车用户的价值,基于排队理论,利用蔚来汽车品牌的运行数据,搭建一个模拟用户换电行为的仿真器,通过量化用户的平均排队时间和换电站数量,评估电动汽车用户在不同电动汽车规模和换电站渗透率下的换电体验。结果表明,电动汽车品牌共享换电站资源,能够显著减少电动汽车用户的排队时间,以及将排队时间保持在期望阈值内所需的换电站数量,从而提高用户的充电体验并节省换电站建设成本。

基于虚拟仿真平台的婴幼儿托育服务与管理专业学习者画像构建

目的构建婴幼儿托育服务与管理专业学习者画像,挖掘该专业学生线上学习特点,以达到线上教学质量持续提高的目的。方法将我院140名学生的虚拟仿真学习行为数据进行归一化处理,采用K-means聚类算法对数据进行聚类分析,并对不同类型学习者学习行为进行分析。结果形成高投入型学习者、中投入型学习者、低投入型学习者3类学习者。不同类型学习者在任务点完成进度、试题完成进度、平台使用时长、试题练习时长、回答问题次数、参与讨论次数方面比较有明显差异。投入度高的学生期末成绩明显较好;试题练习时长、试题完成进度、平台使用时长显著影响学生期末成绩。结论虚拟仿真教学中不同类型学习者特征存在差异,并显著影响学习效果。建议开发更多针对婴幼儿托育服务与管理专业的虚拟仿真教学资源,并提升学生在实训中的参与度。

基于Maxwell的矿用本安型电磁铁仿真与优化设计

矿用电磁先导阀中的本安型电磁铁部分是电信号转化为液压信号的枢纽,广泛应用在综采工作面的电液控制系统上。以矿用本质安全型电磁铁作为研究对象,介绍了本安型电磁铁的主要结构和工作原理,利用有限元分析软件Maxwell建立了电磁铁二维仿真模型,并仿真分析了本安型电磁铁动作过程中各部分磁场分布、动铁芯运动情况以及线圈电流变化情况,得出最优的安匝数;同时分析电磁铁的动态特性,分析其动态响应过程,并得出相应的最快动态响应频率。通过试验测试,对改进前后电磁铁性能进行对比分析,验证了优化设计的可行性。

建筑施工工艺仿真实训教学基地教学研究

在新时代产教融合模式下,目前建筑产业发展急需数字化新型人才,同时结合教育发展趋势和教育相关政策,基于多媒体技术的智能型教学平台被越来越多的教育工作者熟知和运用,尤以建筑施工工艺仿真实训教学基地提供的信息技术在授课中的应用,达到教与学的智慧虚实交互,对于传统课堂来说是一场颠覆性的革命。

短定子磁浮列车基于悬浮间隙实现测速和定位的算法仿真及应用

短定子磁浮列车测速和定位技术实现方式与传统轮轨不同,目前有多种技术实现方式,但都需要在磁浮列车上设置测速和定位设备或系统,且与悬浮控制系统相互独立,但悬浮控制系统对速度信号和位置信号又有一定的依赖性。因此,设计了一种基于悬浮间隙实现测速和定位的算法,并通过仿真达到算法设计预期目的,最后通过编程将算法嵌入磁浮列车的悬浮控制系统硬件平台,实现测速和定位的算法应用,测速和定位信号完全集成于悬浮控制系统中,摆脱悬浮控制系统对外置测速定位系统的依赖,提升磁浮列车在轨道交通市场的竞争力。