等速向心/离心训练对膝关节峰力矩和屈/伸肌峰力矩比影响的比较

目的分别进行4周膝关节的等速向心（c）/离心（e）训练后,比较屈膝肌（H）和伸膝肌（Q）在训练前后向心/离心收缩峰力矩（Hc、He、Qc、Qe）及其比值的变化及性别差异,为膝关节肌肉康复训练运动处方的制定提供参考。方法 2014年5-6月本校无任何训练基础的28名大学生分为向心组（n=14）和离心组（n=14）,分别在BIODEX等速肌力评估训练系统4上进行每周3次、共4周的右膝等速向心/离心训练。测量向心30°/s、60°/s、90°/s和离心60°/s、90°/s、120°/s训练前后峰力矩。结果向心组训练后60°/s、90°/s的Hc、He增加（P〈0.05）,30°/s、60°/s、90°/s的Qc增加（P〈0.01）。离心组训练前后无显著性差异（P〉0.05）。向心组He/Qc在90°/s、Hc/Qc在30°/s均下降（P〈0.05）;离心组He/Qc和Hc/Qc变化不明显（P〉0.05）。向心组Qc/Qe在60o/s和90o/s,Hc/He在90o/s均提高（P〈0.05）;离心组变化不明显（P〉0.05）。女性Hc、He、Qc、Qe、He/Qc与男性比较有显著性差异（P〈0.05）。结论等速向心和离心训练4周对伸屈膝肌向心和离心收缩力效应不同;单纯的等速向心训练使膝关节的稳定性下降;Hc/He和Qc/Qe可作为评定肌肉平衡的指标;训练需考虑性别差异。

基于力矩比优化的航天员舱外活动仿真

提出了一种基于力矩比优化的航天员人体运动控制算法,该算法综合考虑了反向运动学、反向动力学以及人体工效学等因素,避免了单纯从动力学方面求解所带来的虚拟人体动画所隐含的力量冲突,提高了仿真结果的真实性和合理性。研究结果可为航天员舱外活动的设计和考察提供一定的理论指导和技术支持。

河北省少体校女子短跑运动员上下肢关节肌肉力矩比率的研究

通过对三组受试者进行测试,对其肩、髋、膝各关节(特别是上下肢)的相对峰力矩的比值进行分析比较,指出河北省少体校女子短跑运动员在训练中存在的各关节力量素质发展不平衡的问题,并提出对策。

屈伸肌峰力矩比值测试和等速运动训练在膝关节损伤后康复中的应用

目的:探讨膝关节屈伸肌峰力矩比值测试在膝关节损伤后康复训练中的作用,并评价等速运动康复训练的效果,为防治运动员膝关节损伤提供依据。方法:选择30名健康运动员,测定其膝关节屈伸肌峰力矩比值;另选择80名膝关节存在不同程度伤病的运动员,分别于等速运动康复训练前后测试其患膝屈伸肌峰力矩比值,同时采用膝关节手术患者评分表评价等速运动训练的效果。结果:30名健康运动员屈伸肌峰力矩比值,27名为60%～80%,2名为85%,1名为93%。80名伤病运动员屈伸肌峰力矩比值,64名为100%以上,16名为60%以下;KSS膝关节评分,良4名,可24名,差52名;经过等速运动康复训练,显效65例(81.3%)、有效12例(15%)、无效3例(3.7%),患膝屈伸肌峰力矩比值均达60%～80%。结论:膝关节屈伸肌峰力矩比值测试可用来指导膝关节康复训练,等速运动训练对膝关节损伤具有较好的康复效果。

功能性踝关节不稳患者踝关节背伸/跖屈和外翻/内翻峰值力矩比值与姿势控制能力的相关性研究

目的:探讨功能性踝关节不稳(FAI)患者踝关节背伸/跖屈(D/P)和外翻/内翻(E/I)峰值力矩比值与其姿势控制能力的相关性。方法:纳入符合标准的FAI患者30例,采用等速肌力测试评估患者健侧和患侧踝关节在不同角速度下的D/P值和E/I值,同时采用Pro-Kin 254评估患者健侧和患侧静态平衡能力、动态平衡能力和本体感觉,并将不同角速度下患侧踝关节的D/P值和E/I值分别与前后运动速度、左右运动速度、运动长度、运动椭圆面积、总体偏移指数、平均轨迹错误率和总负重标准差进行相关性分析。结果:与健侧足比较,FAI患者患侧足静态平衡能力(左右运动速度和运动长度)、动态平衡能力(总体偏移指数)和本体感觉(平均轨迹错误率和总负重标准差)均显著下降(P<0.05)。FAI患者患侧踝关节在角速度60°/s和120°/s下的D/P值和E/I值均小于健侧(P<0.05),其比值均与前后运动速度、左右运动速度、运动长度、运动椭圆面积、总体偏移指数、平均轨迹错误率和总负重标准差呈负相关(P<0.05)。结论:FAI患者患侧踝关节的D/P值和E/I值与其姿势控制能力相关,将踝关节的D/P值和E/I值作为FAI患者姿势稳定性的临床评测指标具有一定的潜力。

正常男性膝关节等速向心收缩力矩比较研究

利用ＢＩＯＤＥＸ多关节等速测试及康复系统，测试了２０例正常男性两侧膝关节的等速向心收缩的力矩资料，并进行了比较，结果表明：峰力矩及相对峰力矩两膝无差异，随速度增加而减少；到达峰力矩时间亦随速度增加而减少；屈肌／伸肌值随速度增加而增加。

数值分析力矩比对尖牙平移移动的影响

目的通过有限元方法分析不同大小力矩比(M/F)和力对尖牙位移、牙周膜应力的影响。方法根据临床CT图像构建三维下颌模型,应用只有矫治力和有不同M/F矫治力系统对尖牙进行平移移动的模拟计算。分析在每一种情况下尖牙的位移平移情况,并推导出最优的能实现尖牙平移的矫治力系统。结果在所有计算中牙周膜应力均随力增大而增大。牙周膜应力则先随M/F增加而减小,达到一定值M/F=10.1 mm后(最优M/F)随M/F增加而增大。尖牙的初始位移都是倾斜移动,当采用精确的最优M/F时,尖牙的初始位移最接近平移移动。结论尖牙移动需要适合的力值,防止牙根吸收,然而平移移动需要有最佳的M/F,且是必须在生理适合力范围内的M/F。了解力和力矩对牙齿平移的影响有助于施加更加合理的矫治力系和设计更加合理的正畸器械装置。

能量法计算框架-剪力墙结构框架倾覆力矩比

采用抗规方法与轴力法计算框架-剪力墙的框架、剪力墙倾覆力矩比,缺乏明确的推导背景与物理意义,且在工程实践中会得到不合理的结果,并且两种方法得到的结果差异甚大。通过具体算例的计算结果阐述了抗规方法与轴力法不合理的原因,基于虚功原理提出了能量法的计算方法,用侧向力作用下框架部分的总虚内功与结构总虚内功的比值来界定抵抗侧向力的作用占比。分析结果表明:抗规方法忽略了反弯点处相互剪力产生的应变能。采用SAP2000软件,计算了7个平面框架-剪力墙结构体系以及2个三维算例体系作为验证,并说明了理论与应用的合理性。结果表明能量法和基于力法的抗规方法与轴力法相比,物理意义更明确,可以同时考虑弯矩、轴力、剪力三个内力全部作用的影响。

框架承担的倾覆力矩比例对框架—剪力墙结构抗震性能的影响

对于框架—剪力墙结构,框架所承担的倾覆力矩百分比的大小对结构的抗震性能有一定的影响.建立了5个框架倾覆力矩百分比不同的框架—剪力墙模型,采用Perform-3D程序对各个模型进行地震前和地震后的静力弹塑性分析,研究其对结构抗震性能的影响.模型弹塑性时程分析层间位移角、Ghobarah指标等计算结果表明随着结构的框架倾覆弯矩比例的增加,结构在遭遇地震之后损伤就越大,说明框架的倾覆弯矩比例越高,对整个结构的抗震性能越不利.

膝关节屈伸对踝关节矢状面峰力矩及其力矩比的影响

目的根据肌肉长度与肌力的生理机能关系,膝关节屈伸位置将会影响踝关节矢状面肌肉力的产生。探讨膝关节屈伸对踝关节屈伸肌群峰值力矩及其比值的影响。方法实验招募了65名健康受试者,年龄(23.05±1.81)岁,其中男性35名,女性30名。利用Isomend 2000等速测试系统,分别以角速度60、180、240°/s,在伸膝0°和屈膝60°固定时,采集踝关节背伸和跖屈肌群向心收缩的峰值力矩。采用对配样本t检验对比分析不同收缩速度下,膝关节角度对踝关节肌肉功能的影响。

框架承担倾覆力矩的合理计算方法

为理清框架倾覆力矩的相关概念区别,并给出各自合理计算方法,对计算框架、支撑、框架+支撑、局部框架或者局部框架+支撑倾覆力矩的统一解法进行总结,给出相应的力学法。指出框架倾覆力矩和框架承担倾覆力矩之间的显著区别,给出两者的异同以及建筑结构中框架承担倾覆力矩的计算原则,并进一步给出合理计算框架承担倾覆力矩的方法,即修正的统一解法。修正的统一解法适用于一般建筑结构和带竖向构件转换的结构,也适用于带伸臂框架-核心筒结构。最后对典型结构算例的框架承担倾覆力矩进行计算分析,结果合理可行。

精密轴系低温动态摩擦力矩波动分析及优化策略

精密轴系作为机械设备旋转支承核心,其动态摩擦力矩及平稳性直接影响整机功耗及运转精度,尤其在低温环境下,由于温度对润滑油黏度、零件尺寸和配合关系的影响,精密轴系更易出现动态摩擦力矩异常波动。针对某精密轴系低温环境下批次性动态摩擦力矩异常波动现象进行了主因素分析,通过ADAMS平台建立仿真模型,分析了引导间隙、兜孔间隙对保持架动态特性的影响。结合拆解数据,指出兜孔间隙不合理引发的兜孔磨损是造成精密轴系动态摩擦力矩异常波动的原因,通过数理统计对保持架参数进行优化,兜孔间隙与引导间隙之比为0.70~0.85时,该精密轴系低温下运转稳定。

基于神经网络的力矩补偿动力学参数辨识

针对机械臂刚柔耦合动力学模型拟合精度不高的问题,在分析动力学参数对各关节力矩影响的基础上,提出了一种基于神经网络力矩补偿的动力学参数辨识方法.首先,对动力学模型进行线性化分析,得到最小惯性参数集,设计机械臂激励轨迹,并采集各关节数据集.其次,搭建神经网络架构,对不同隐藏层数的神经网络模型的训练效果比较,证明了本文模型的准确性.将关节位置、速度、加速度数据集作为网络架构输入,经过神经网络学习后提取出各关节力矩.最后,对算法辨识出来的模型进行验证,以模型预测力矩的均方根误差为评判标准,关节拟合力矩结果表明,本文所用方法相较刚体逆动力学有更好的拟合精度,减少了关节摩擦等非线性因素对辨识实验的影响,得到更精准的动力学模型,对机械臂系统有更好的控制效果.

新能源汽车电机节能直接横摆力矩控制研究

为了降低电动汽车在行驶过程中的电机能量消耗,采用直接横摆力矩控制方法,并对车辆的车轮力矩和电机功率变化进行仿真验证。建立了车辆模型简图,根据牛顿第二定律推导出车辆转向运动方程式。针对传统两轮等力矩控制方法进行改进,提出了一种主动直接横摆力矩控制方法,推导出车辆连续行驶和转弯过程中的力矩分配律。利用转弯过程中车辆车轮的力矩变化来调节电机的功率变化,从而降低车辆电机的能量消耗。采用MATLAB软件对车辆横摆角速度、车轮力矩和电机能量消耗进行仿真,与两轮等力矩控制方法进行对比。结果显示:采用两轮等力矩控制方法,车辆横摆角速度跟踪误差较大,车轮力矩变化幅度较小,自适应调节能力较差,导致电机能量消耗较多;采用直接横摆力矩控制方法,车辆横摆角速度跟踪误差较小,车轮力矩变化幅度较大,自适应调节能力较好,使电机能量消耗较少。采用直接横摆力矩控制方法,能够自适应调整车轮力矩的变化,从而达到降低电机能量消耗目的。

基于外力矩观测器的机器人碰撞检测

碰撞检测技术可以降低设备损坏和人身伤害的几率,在现代化的人机协作生产中起着重要的作用。实现免外力矩传感器的碰撞检测需要准确地估计工业机器人受到碰撞时的关节外力矩。然而,动力学模型的参数辨识误差以及电机电流的测量误差等因素会影响外力矩估计的准确性。为了解决这些问题,本文设计了一种扰动卡尔曼滤波外力矩观测器。该观测器基于扰动原理将外部碰撞等效的外力矩作为扰动项,并定义关节扰动模型。同时,引入机器人的广义动量构建状态空间方程。考虑到动力学模型的参数辨识以及电机电流的测量存在误差,基于卡尔曼滤波算法进行迭代估计,从而得到最优的外力矩观测值。为了提高碰撞检测的灵敏度,本文提出了一种随关节速度变化的时变对称阈值函数,用于实现碰撞检测。该方法可以根据关节速度的变化调整阈值,以适应不同工作速度下的外力矩观测值。实验结果表明,与广义动量观测器相比,所提出的观测器在外力矩估计的整体精度上提高了52.03%。为了验证所提方法的有效性,本文利用6自由度串联关节型工业机器人进行了碰撞检测实验。实验结果显示,相比于静态阈值,采用时变阈值的方法缩短了58.06%的检测延时,从而可以提高碰撞检测的灵敏度,更有利于工业机器人的安全操作和碰撞防护。

轮毂轴承单元摩擦力矩计算及动力学联合分析软件

为缩短轮毂轴承单元摩擦力矩及动力学分析计算时间,提高轮毂轴承单元设计开发效率,以第三代轮毂轴承单元为研究对象,采用MATLAB GUI软件平台开发了轮毂轴承单元摩擦力矩及动力学联合分析软件,可对轮毂轴承单元滚动摩擦力矩、滑动摩擦力矩、密封件摩擦力矩、因拖曳损失导致的摩擦力矩进行计算,还开发了与ADAMS软件的二次接口,能进一步对轮毂轴承单元的运转过程进行动力学分析,计算结果可在软件界面中直接输出。某轮毂轴承单元的启动摩擦力矩和运转摩擦力矩的试验结果表明,软件计算值与测量值误差较小,可满足工程应用需求;通过动力学分析优化设计的轮毂轴承单元通过了耐久性试验验证。

螺杆机用并轴双转子永磁电机齿槽力矩机理分析与抑制

针对并轴双转子永磁电机过大的齿槽力矩以及转矩脉动大等电磁问题,采用传统单个槽齿槽转矩理论以及双转子电机边端力矩波动理论进行分析,计算了并轴双转子电机齿槽力矩的特殊组成成分以及其各部分转矩的谐波阶次。分析改变磁极偏心距和转子斜极对电机齿槽力矩和转矩特性的影响。采用响应面法构建电机的多目标优化模型,通过改变永磁体偏心距和斜极块数来约束电机的优化变量,并采取约束关系以及优化目标求解出最优转子结构参数。构建有限元模型,验证齿槽力矩理论的正确性。对比采用最优转子结构参数下电机的电磁性能与优化前电机的电磁性能,优化后电机的齿槽力矩、转矩脉动等电磁性能进一步提升,验证了采用磁极偏心和转子斜极复合结构的有效性。

开关柜合格性检验的力矩奇异性特征分析方法

面向开关柜的合格性检验,提出一种基于力矩信号奇异性分析的检验算法。根据开关柜的合格性与力矩信号的奇异性特征的相关性,提出将力矩信号的12个统计学特征通过Fisher判别法压缩至5个,并将由该特征组成的样本集输入至SVM分类器中训练出能判别开关柜合格性的SVM模型。最后对所提算法进行了实验验证,结果表明所提算法对开关柜的合格性检验的识别率达100%,延迟在30ms以内,所识别点均落在设定区域内。阻尼干扰下,与小波变换理论算法相比,在兼顾快速响应的同时鲁棒性更好,且不需要大量的训练样本和训练时间。

分布式电动车转向横向稳定性力矩适应性分配策略

为了提高分布式驱动电动汽车转向行驶的横向稳定性,基于Matlab/Simulink和CarSim建立了分布式驱动电动汽车二自由度动力模型,并设计了车辆的横向稳定性控制策略。控制系统由上下两部分组成:上层力矩计算控制器,主要基于PID控制策略计算车辆所需的附加横摆力矩;下层力矩分配控制器,根据车辆转向行驶时所需附加横摆力矩的大小,在差动驱动、差动制动、摩擦制动3种力矩分配方式中选取相适应的分配方式将力矩合理分配到各个轮毂电机上。研究结果表明:所设计的横向稳定性控制系统最大能够使车辆横摆角速度减小58%,并且可以良好地追踪理想质心侧偏角,且波动减少,有效提高了车辆转向行驶时的横向稳定性。在差动驱动分配方式控制下车辆对追踪期望速度具有良好的效果;车辆所需附加横摆力矩较大时,下层力矩分配控制器采用差动制动、摩擦制动分配方式将牺牲对期望速度的追踪。

考虑电磁干扰的差动式电容力矩传感器动态校准方法

在差动式电容力矩传感器校准过程中,受设备电磁干扰的影响,造成校准结果存在较大偏差。为解决这一问题,在考虑电磁干扰的前提下,提出差动式电容力矩传感器动态校准方法。在差动式电容力矩传感器存在电磁干扰的情况下,采用小波变换方法抑制传感器中的电磁干扰。通过差动式电容力矩传感器的组成结构构建参数化数学模型,获取动态激励和结构响应两者之间的频域传递关系,利用最小二乘法分析传递函数的频域几何关系式,对传感器展开动态解耦和动态补偿。通过冲击剪断装置形成的力矩信号对传感器动态标定,利用检测电路测量阶跃信号对标定结果校准,完成差动式电容力矩传感器动态校准。实验测试结果表明,所提方法可以获取满意的动态校准结果。