面向电流信息与模态分析的工业机器人关节振动求解研究

在工业机器人健康监测中,针对需采用振动传感器对机器人各关节逐一检测而引起测试成本剧增问题,提出一种基于电流信息与模态分析的关节振动求解方法,该方法可由关节电流经模态转换直接获取关节振动信息。首先,将关节电流信息引入,建立基于关节电流的工业机器人振动模型。然后,由有限元法进行模态分析获取机器人前6阶振型,便于后续模态试验优化测点布置。接着,在力锤激励试验中,基于优化后的测点,测取工业机器人系统质量、刚度等模态参数。之后,将驱动力矩与模态参数带入该模型进行龙格库塔数值求解,得到机器人各关节振动响应。最后,在指定关节转角运行的关节单动与联动实测振动数据验证了本文提出算法的正确性。

自组网通信下的机械臂关节振动频率自动检测

振动频率检测过程易受噪声信号和冗余计数信息干扰,整体检测时间与检测效果较差,为此,该文提出自组网通信下的机械臂关节振动频率自动检测方法。构建自组网通信模型,在数据中心设备模块中,采集机械臂关节的振动信号,通过混合检错校验模式剔除噪声;在主控制器模块中,采用原子分解算法提取振动频率计数特征,输入到振动频率测量仪中,拟合振动时间与振动次数,分析窗口函数与目标信号之间的最大内积,匹配机械臂关节振动属性,实现机械臂关节振动频率的自动检测。实验结果表明,机械臂关节振动信号的采集效果好、振动频率自动检测时间短、自动化检测效果好,便于机械臂各关节避开共振频率范围,为保证空间机械臂安全平稳运行提供新思路。

安氏Ⅱ~2错患者颞下颌关节振动与咀嚼肌肌电活动特征的研究

目的:研究安氏Ⅱ2错患者颞下颌关节振动与咀嚼肌肌电活动特征。方法:运用JVA关节振动分析仪记录安氏Ⅱ2错患者与个别正常者颞下颌关节振动能量并进行比较;运用表面肌电测量仪EMGⅢ记录安氏Ⅱ2错患者与个别正常者的咀嚼肌在下颌姿势位、牙尖交错位、吞咽时的肌电变化并进行比较。结果:安氏Ⅱ2错患者左侧关节振动总能量以及左侧关节小于300Hz的振动能量高于个别正常者,其它振动能量与个别正常者没有显著差异。安氏Ⅱ2错患者在牙尖交错位最大紧咬时左侧颞肌前束肌电幅值明显高于对照组,其他肌肉没有明显差异;其他功能状态下各组肌肉也没有明显差异。结论:安氏Ⅱ2错患者的颞下颌关节振动以及咀嚼肌肌电幅值与正常个别者之间存在差异。

可复性关节盘前移位患者关节振动的特征性研究

目的本实验旨在研究正常人与可复性关节盘前移位患者的关节振动发生的时间及相应的特征,为临床定量诊断提供依据。方法用BioPAK下颌运动功能分析系统采集24名可复性关节盘前移位患者与24名正常对照者进行最大张闭口运动时的双侧颞下颌关节振动的图像,采集振动的能量与频率,计算关节振动发生的时间,分析其关节振动特征。结果可复性关节盘前移位患者关节振动的振动总能量(P<0.001)、峰振幅(P<0.001)、峰频率(P=0.002)、频率大于300 Hz振动总能量(P=0.001)以及频率小于300 Hz振动总能量(P<0.001)均高于对照组,关节振动分析对可复性关节盘移位诊断的灵敏度、特异性、准确性分别为87.5%、79.5%及83.3%。ADDR组关节振动大多发生于开口初期及开口末期,而对照组关节振动大多发生于开口末及闭口初期。结论可复性关节盘移位患者关节振动与正常组有特征性变化,可应用于临床作为辅助检查,关节振动分析无创、简便且灵敏度高,有一定的临床应用价值。

前伸咬合对可复性关节盘移位患者关节振动的作用

目的:研究前伸咬合对可复性关节盘移位患者颞下颌关节振动的影响。方法:30例可复性关节盘前移位者分别作正常开闭口运动(正中颌位开始的最大开闭口运动)以及前伸开闭口运动(下颌前伸至切对切开始的最大开闭口运动),运用关节振动分析仪收集2种下颌运动方式下的关节振动信号,结合Joint-3D技术记录并分析开口度、开口型的变化,并对数据结果进行统计分析。结果:前伸开闭口组关节振动的振动总能量TI、频率小于300Hz的振动能量A、频率大于300Hz的振动能量B、峰振幅PA明显小于正中颌位最大开闭口运动组(P<0.01)。2种运动产生振动的峰频率PF以及频率大于300Hz的振动能量与频率小于300 Hz的振动能量之比B/A没有差异。2种运动方式下,开口度无明显变化,而37.4%的可复性关节盘移位患者前伸开闭口的下颌偏离中线距离比正常开闭口运动小。结论:下颌前伸至切对切可降低可复性关节盘移位患者的颞下颌关节区振动的强度但不改变其频率特性,部分患者可以改善开口型。本研究从定量化的角度为调整下颌前伸的再定位咬合板治疗可复性关节盘移位的可行性及有效性提供了佐证。

偏侧咀嚼者颞下颌关节振动情况的探讨

目的:探讨偏侧咀嚼对颞下颌关节振动情况的影响。方法:选取偏侧咀嚼习惯者26例和双侧咀嚼正常者22例,运用JVA颞下颌关节振动分析仪记录最大张闭口运动过程中的颞下颌关节振动情况,比较偏侧咀嚼习惯者咀嚼侧和非咀嚼侧,以及双侧咀嚼正常者张闭口运动中的颞下颌关节振动情况。结果:偏侧咀嚼者习惯咀嚼侧关节振动总能量(TI),频率小于300 Hz振动能量,峰振幅(PA)与非习惯侧比较差异均有统计学意义(P<0.05);与双侧咀嚼正常者同侧比较,偏侧咀嚼习惯者习惯咀嚼侧TI、I<300 Hz的振动能量、I>300 Hz的振动能量、PA和非习惯咀嚼侧I>300 Hz的振动能量等差异均有统计学意义。偏侧咀嚼习惯者关节振动主要发生于开口末期和闭口初期。结论:偏侧咀嚼作为常见的不良习惯,对颞下颌关节的振动情况具有一定的影响。

单侧个别后牙正锁(牙合)的颞下颌关节振动分析

目的探讨单侧个别后牙正锁牙合对颞下颌关节(TMJ)振动的影响。方法比较单侧个别后牙正锁牙合患者与个别正常牙合者开闭口运动中TMJ的振动参数。运用关节振动分析仪记录15例单侧个别后牙正锁牙合者(其中左侧9例右侧6例)与20例个别正常牙合者的TMJ振动参数,收集关节振动数据并进行统计分析。结果对照组左右侧参数相比,差异均没有统计学意义(P>0.05)。研究组锁牙合侧与对照组相比,TMJ的TI、Ⅰ<300 Hz、峰振幅(PA)差异有统计学意义(P<0.01);研究组非锁牙合侧与对照组相比,TMJ的TI、Ⅰ<300Hz、峰振幅(PA)差异有统计学意义(P<0.05),且TI、Ⅰ<300 Hz、PA均较对照组大;研究组锁牙合侧与非锁牙合侧相比,TMJ的振动总能量(TI)、小于300 Hz振动能量(Ⅰ<300)差异有统计学意义(P<0.05)。结论单侧个别后牙正锁牙合可导致两侧颞下颌关节的振动异常,提示锁牙合可能是颞下颌关节功能紊乱的因素之一。

前牙深覆者的颞下颌关节振动分析

目的比较前牙深覆者与个别正常者开闭口运动中颞下颌关节(TMJ)的振动参数,探讨前牙深覆对TMJ振动的影响。方法运用关节振动分析仪记录22例前牙深覆者与33例个别正常者的TMJ振动参数,收集关节振动信号并进行提取处理及统计分析。结果前牙深覆组两侧TMJ的振动总能量(TI)、小于300Hz振动能量(I<300)、峰振幅(PA)与对照组相比均差异有统计学意义(P<0.05),且TI、I<300Hz、PA较个别正常组大;深覆组关节振动发生在开口中、末期及闭口中、末期。结论前牙深覆者TMJ振动总能量大于个别正常者;前牙深覆者关节振动多发生在开口中、末期及闭口中、末期。

可复性关节盘前移位患者的关节音特征

目的比较青年人可复性关节盘前移位者和无颞下颌关节症状者的颞下颌关节音,探讨其关节音频谱图的特征和临床诊断价值。方法运用BioJVA颞下颌关节振动分析仪记录21例可复性关节盘前移位患者与26例正常青年人节律性大开闭口运动中双侧颞下颌关节音;以临床诊断为标准,计算关节振动总能量,诊断可复性关节盘移位的灵敏度和特异性。结果病例组两侧颞下颌关节的振动总能量、频率小于300 Hz的振动能量、频率大于300 Hz的振动能量、频率大于300 Hz的振动能量与频率小于300 Hz的振动能量之比、峰振幅、峰频率、中间频率均明显大于对照组(P<0.05);病变关节随着关节盘移位程度的增加,各项关节振动参数也随之增加,振动总能量明显增加(P<0.05);关节振动总能量对关节盘前移位的诊断灵敏度和特异性分别为0.86和0.85。结论可复性关节盘前移位患者关节音振动的各参数明显高于正常人,不同病变阶段的关节音也不同。

跳跃机器人各关节的动力学仿真分析

基于跳跃机器人在越障方面优于轮动或爬行机器人的特点,设计了一个三关节跳跃机器人,并建立了简化的机构模型.从分析力学的角度对机器人进行运动分析,采用拉格朗日法建立了站立相和腾空相的动力学方程,并用Matlab对动力学方程进行了数值仿真.仿真结果表明各关节在电机驱动下有小幅度振动.这一结果说明在研究跳跃机器人的稳定性时,要解决各关节小幅度振动问题.

安氏Ⅱ类2分类错伴颞下颌关节紊乱病患者的平面导板矫治器临床治疗效果分析

目的对患有颞下颌关节紊乱病的安氏Ⅱ类2分类患者给予平面导板矫治器进行治疗,分析其临床效果,为正畸临床提供指导意义。方法选择2013年1月到2014年12月在南京医科大学附属口腔医院就诊的安氏Ⅱ类2分类错伴颞下颌关节紊乱病患者20例,用美国Myotronics K7神经肌肉牙医学分析系统记录每位患者带用平面导板矫治器治疗前、后的下颌运动轨迹及髁突震动频率的变化。结果 1平面导板矫治器治疗后下颌的最大张口度、前伸、侧方运动与治疗前相比变化不大,无统计学意义(P>0.05)。2平面导板矫治器治疗后开口型位偏移与治疗前相比结果有统计学意义(P<0.05)。3平面导板矫治器治疗后颞下颌关节的运动振幅与治疗前相比结果有统计学意义(P<0.05)。结论平面导板矫治器有利于深覆患者打开咬合,改善下颌运动模式,缓解颞下颌关节紊乱病相关症状,为临床治疗提供了指导意义。

工业机器人孪生映射模型建模方法研究

针对目前数字孪生技术在工业机器人领域落地应用少、虚实映射模型不全面等问题,提出了一种工业机器人孪生映射模型构建方法。首先,基于改进DH法(M-DH)建立运动学模型,并以实测关节角度驱动,实现孪生模型与物理实体同步运动;其次,基于拉格朗日法建立考虑关节柔性的机器人振动模型,得到关节振动信号,实现孪生模型对物理实体在振动机理上的映射。最后,以六轴工业机器人为例,基于Unity3D(3D图形开发引擎)搭建了孪生空间,并对所提方法进行了验证。实验结果表明,孪生轨迹与实测轨迹一致,并且孪生振动数据与实测值在时域上相吻合,验证了所提映射模型的正确性和准确性。

自然头位下安氏Ⅱ~1类错牙合成人张闭口运动特征分析

目的对在校本科生进行咬合关系流行病学调查,比较安氏Ⅱ1类错牙合者和个别正常牙合者自然头位(Natural Head Position,NHP)下张闭口运动特征。方法采用整群抽样的方法,在2013级在校大学生中选取10名个别正常牙合受试者和10名安氏Ⅱ1类错牙合受试者作为研究对象,使用颞下颌关节振动仪(joint vibration)和咀嚼肌表面肌电图仪(electromyograph),比较自然头位下安氏Ⅱ1类错牙合者和个别正常牙合者在张闭口运动时颞下颌关节振动和咀嚼肌肌电,并进行相关统计学分析。结果两组受试者在张闭口时胸锁乳突肌肌电平均幅值有统计学差异(P<0.05)。两组受试者在张闭口时右侧颞下颌关节振动总能量和大于300 Hz的振动能量有统计学差异(P<0.05)。结论自然头位下安氏Ⅱ1类错牙合成人张闭口时胸锁乳突肌肌电和颞下颌关节振动与个别正常牙合者有差异性。