肩部康复外骨骼单关节摩擦建模及补偿方法研究

针对肩部康复外骨骼关节转动时摩擦力大、反向驱动困难的问题,搭建了一个单关节实验平台,用于模拟肩部单关节的运动。为了较好反映运动中的摩擦力,采用Stribeck摩擦模型对单关节摩擦力进行建模,并通过最小二乘法拟合模型的未知参数,此外结合位置差和电流差的正负号确定摩擦力的方向。实验结果表明,采用Stribeck摩擦模型对摩擦力进行建模后,反向驱动力矩均值至少减少了80%,从而有效解决了肩部康复外骨骼单关节中阻力大、反向驱动困难的问题。

以单关节炎为突出表现的布鲁菌病1例

1病例简介 患者，男，44岁，因“右踝肿痛7个月”到本院风湿科就诊。患者2012年11月出现右踝疼痛，逐渐出现肿胀，外院给予中药治疗后好转，2013年3月右踝肿痛再发，较前剧烈，化验血沉（ESR）81mm／h，C反应蛋白（CRP）37．7mg／L，血尿酸未见异常，IgG2200g／L，ANAl：160（均质型），淋巴细胞干扰素A、B（-）。

单关节炎诱导胶质细胞在大鼠颈、胸、腰、骶段脊髓背角的活化

目的:探讨小胶质细胞和星形胶质细胞在单关节炎大鼠颈、胸、腰、骶段脊髓背角的活化。方法:16只SD雄性大鼠随机均分为正常对照组和单关节炎组(n=8)。左侧踝关节腔注射完全弗氏佐剂(complete Freund's adjuvant,CFA)建立单关节炎模型。分别采用Hargreaves'法和von Frey纤毛测定单关节炎大鼠双侧后爪致炎前及致炎后3 d的热刺激缩爪反应潜伏期(paw withdrawal latency,PWL)、机械刺激抬腿反应阈值(paw withdrawal threshold,PWT)。行为学测定结束后,每组取4只大鼠,灌注后取脊髓颈、胸、腰、骶段,采用免疫荧光组织化学法检测Iba-1(小胶质细胞标记物)和GFAP(星形胶质细胞标记物)在大鼠脊髓背角的表达情况。结果:单关节炎组大鼠致炎侧后爪的PWL和PWT值在致炎3 d后均显著低于对照组(P<0.01),对侧后爪差异无显著性(P<0.05)。单关节炎组大鼠致炎3 d后,Iba-1和GFAP的荧光强度在颈、胸、腰段脊髓的双侧背角相较于对照组均明显增高,差异有显著性(P<0.05或P<0.01),而在骶段无统计学差异(P<0.05),但有明显增加趋势。致炎侧和对侧脊髓背角Iba-1和GFAP的荧光强度在颈、胸、腰、骶各节段差异均无统计学意义(P<0.05)。结论:单关节致炎导致大鼠患侧后爪出现触诱发痛和热痛觉过敏,并诱导小胶质细胞和星形胶质细胞在大鼠颈、胸、腰段双侧脊髓背角的活化。

神经元调整比例因子模糊控制器控制直接驱动机器人单关节

基于文献［１］的神经元模型及学习策略，提出用神经元优化调整比例因子的模糊控制器设计方法，并针对直接驱动机器人单关节位置控制系统进行仿真实验。研究结果表明，非模型控制方法具有很强的鲁棒性、抗干扰性及满意的控制品质。

机械手单关节的混合模糊控制模型

本文建立了机械手的单关节控制模型，并提出了一种基于模糊理论的机械手控制方法—一混合模糊控制，克服了传统方法对机械手控制的静态误差不稳定、响应速度慢、平滑性差等问题，进而提出了关于机械手控制的一个方向。

单关节机械手最优轨迹控制算法优化

一般单关节机械手在运行过程中常常由于重力势能,动能转换过程不够平稳造成调速过程不平稳,轨迹运行与预期差异较大的情况,在本文中,通过利用三次样条函数差值以及差分算法进化来进行轨迹优化,使运行轨迹接近参考轨迹,并确保在运行中消耗的总能量尽量减小。并通过MATLAB仿真验证算法合理性。

单关节机器人伺服系统的建模与仿真

为了深入研究机器人驱动系统,需要进行单关节机器人伺服系统的建模与仿真。首先对单关节机器人的规划轨迹、机械结构、电气结构和控制器分别建立数学模型;然后根据数学模型在MATLAB/Simulink平台上搭建伺服系统的仿真模型;最后对仿真结果做了分析,为机器人系统的优化设计与调试提供了有效模型和依据。

一种改进差分进化算法的单关节机械臂控制方法

针对差分进化算法控制下机械臂控制系统运动轨迹精度不高问题,提出一种改进差分算法的机械臂控制方法。以单关节机械臂为研究对象,通过假设单关节机械臂摆线运动方程,采用比例微分控制律进行实际轨迹跟踪,优化轨迹中控制系统所消耗的能量,进而得到一组最优的离散值;对其偏差值使用三次样条插值法,从而得到机械臂实际最优轨迹。仿真结果表明,改进差分算法比传统差分算法处理所得结果误差普遍缩小了0.15%,且机械臂运动能耗较低。

单关节尾鳍驱动式机器鱼的运动分析与仿真

鱼类的推进方式相较于螺旋桨推进更为高效且噪声更低,如何将鱼类的游动机理与机电驱动相结合一直是国内外的研究重点之一。以一款单关节尾鳍驱动式机器鱼为模型,结合鱼类的游动机理,介绍了实现机器鱼在水中基本运动的方法;建立机器鱼在水中的运动方程,探究机器鱼在推进过程中的尾鳍摆动频率与推进速度之间的关系,并结合具体参数确定推进系数,利用FLUENT软件验证运动方程的正确性,其中包含对机器鱼阻力方程和推力方程的仿真验证。通过对单关节机器鱼的运动分析及仿真,确定机器鱼推进效率的影响因素和结构优化设计的思路方法。

氢气对单关节炎大鼠的保护作用

目的观察经呼吸道吸入氢气对单关节炎大鼠的保护作用。方法 40只雄性SD大鼠随机分为5组:单关节炎组、单关节炎+氢气0~14 d组、单关节炎+氢气0~3 d组、单关节炎+氢气4~14 d组、假手术+氢气0~14 d组,每组8只。于大鼠左侧踝关节腔注射完全弗氏佐剂(CFA)建立单关节炎模型。单关节炎组大鼠不吸入氢气,另4组大鼠分别在造模当天及造模后第1~14天每天吸入65%氢气1.5 h、在造模当天及造模后第1~3天每天吸入65%氢气1.5 h、在造模后第4~14天每天吸入65%氢气1.5 h、在假手术当天及造模后第1~14天每天吸入65%氢气1.5 h。采用von Frey纤毛测定单关节炎大鼠双侧后爪在建模后0、1、3、5、7、10、14 d的机械刺激抬腿反应阈值(PWT)。另取15只大鼠分为5组,每组3只,于造模或假手术后第10天取致炎侧脊髓腰膨大组织,用大鼠超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)检测试剂盒分别检测致炎侧脊髓组织中SOD、CAT、MDA的含量。结果单关节炎组大鼠致炎侧后爪PWT在建模后第1天即低于健侧,在第3天达到最低值并维持稳定至第14天(P<0.01)。单关节炎+氢气0~14 d组和单关节炎+氢气0~3 d组大鼠致炎侧后爪PWT均高于单关节炎组致炎侧(P<0.05,P<0.01);单关节炎+氢气4~14 d组大鼠致炎侧后爪PWT与单关节炎组致炎侧相比差异无统计学意义(P>0.05)。单关节炎+氢气0~14 d组致炎侧脊髓组织中SOD、CAT水平均高于单关节炎组(P均<0.05),MDA水平低于单关节炎组(P<0.05),而单关节炎+氢气0~3 d组和单关节炎+氢气4~14 d组致炎侧脊髓组织中SOD、CAT和MDA水平与单关节炎组比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。结论经呼吸道吸入65%氢气在大鼠单关节炎模型的起始阶段可减轻机械痛敏及氧化应激,预先给予氢气可抑制单关节炎机械痛敏的形成。

绳驱单关节柔性手指的优化设计

为提高柔性手指的驱动性能,结合可3D打印成型的柔性材料与拉线驱动技术,设计单关节的绳驱动柔性手指结构。通过SolidWorks建模与ANSYS有限元仿真对比波纹状与锯齿状柔性手指外形结构的变形特性,对锯齿状柔性手指做了薄壁化设计,在薄壁结构的基础上引入单侧部分填充的空腔构型,分析不同填充比例对手指性能的影响。研究结果表明:优化后的、内部填充1/3的锯齿状柔性手指结构弯曲时所需绳索驱动力相对较小,同时可以保证内部应力分布均匀,能够在允许的变形范围内模拟手指的弯曲动作。

基于直流电机电压设计的单关节机器人运动控制系统

机器人学是融合了机械、电子、自动化、计算机软件等技术的综合学科,机器人动力学建模过程涉及电机的电气特性描述与连杆能量特性描述,本文采用欧拉-拉格朗日方程推导单关节机器人连杆转动角度与力矩映射关系,并将电机动态特性考虑在内,构造出基于直流电机电压设计的单关节机器人动力学模型,同时针对该模型设计了电压控制器,采用李亚普洛夫函数证明了该控制器的有效性与跟踪误差的收敛性,本文的研究成果可作为机器人控制相关课程的部分内容,从机器人建模-控制器设计-稳定性、收敛性证明的串级联系展示了常规的机器人系统的研究过程。

类风湿性关节炎单关节发病1例报告

2012年5月，我们收治1例类风湿性关节炎单关节发病1例患者。经用臭氧、射频、配合中西药物及系统外治疗法，效果满意，现报告如下。 1 资料与方法 患者女50岁，因“右膝关节间断性疼痛5年，肿胀加重4个月”于2012年5月13日来院就诊。患者2007年12月无明显诱因出现右膝关节隐隐作痛，未经系统治疗，后疼痛加重伴局部肿胀，口服“止痛约”，效果差。静脉给于青霉素800万单位滴注10天后，稍好转。

一种单关节式机械手最优轨迹设计

提出了一种单关节式机械臂的运动轨迹优化问题,建立二阶线性系统。以机械臂末端运动相较于理想轨迹所消耗的能量最少为目标函数,将连续性轨迹离散化,通过差分进化(DE)算法对运动轨迹优化处理。结合三次样条插值法确定出连续的轨迹,利用PD控制方法,实现对最优轨迹的跟踪,使得最终运动过程中消耗的能量达到最小。仿真结果表明,该算法的轨迹优化收敛速度高,智能性强。

综合性干预对人工单髁膝关节置换患者术后关节功能恢复及满意度的影响

目的探讨综合性护理对人工单髁膝关节置换患者术后关节功能恢复和满意度的影响。方法选取2020年1月至2022年12月行人工单髁膝关节置换术的膝关节骨性关节炎患者60例,按照随机数字表法均分2组,每组30例。对照组予以常规护理,试验组予以综合性护理,对2组的护理成效进行对比分析。结果2组护理前的HSS评分无统计学意义(P>0.05),干预后试验组的HSS评分(92.83±3.47)分显著高于对照组的(80.93±3.28)分,2组比较差异有统计学意义(P<0.05),试验组术后在首次排气、首次排便、排便恢复至术前三方面的平均时间均短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),试验组和对照组的护理满意度分别为96.67%、73.33%,试验组高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),干预后试验组SF-36评分显著高于对照组(P<0.05)。结论对人工单髁膝关节置换术的患者实施综合性护理,能够明显改善患者的膝关节功能,促进胃肠道恢复,提高患者的护理满意度和生活质量,值得推荐。

膝关节单髁置换手术患者应用思维导图引导无缝隙护理的临床效果

目的 分析思维导图引导无缝隙护理对膝关节单髁置换手术患者康复的影响。方法 选取2020年6月—2023年6月在厦门大学附属中山医院行膝关节单髁置换手术治疗患者100例,随机分为两组,每组各50例。对照组采用常规护理,观察组采用经思维导图引导无缝隙护理,比较两组美国特种外科医院膝关节功能评分(HSS)、对疾病相关知识知晓评分、术后康复依从性评分、住院时间及住院期间围手术期并发症发生情况。结果 观察组HSS评分高于对照组(P <0.05);观察组对疾病相关知识知晓及康复锻炼依从性评分高于对照组(均P <0.05),住院时间短于对照组(P <0.05);住院期间并发症总发生率观察组更低(4.0%vs.18.0%)(均P <0.05)。结论 经思维导图引导无缝隙护理有效提高患者对疾病相关知识认知水平,减少并发症发生,促使其积极配合术后康复治疗,促进其膝关节功能恢复。

复方倍他米松对坐骨神经联合股神经阻滞下膝关节单髁置换术后爆发痛的影响

目的探讨复方倍他米松对坐骨神经联合股神经阻滞下膝关节单髁置换术后爆发痛的影响。方法选择行单侧膝关节单髁置换术患者100例,男32例,女68例,年龄55~75岁,BMI 18.5~35.0 kg/m^(2),ASAⅠ—Ⅲ级。采用随机数字表法将患者分为三组:无佐剂组(C组,n=34)、地塞米松佐剂组(D组,n=33)和复方倍他米松佐剂组(B组,n=33)。麻醉诱导前三组行坐骨神经阻滞,注入0.4%罗哌卡因15 ml。之后再行股神经阻滞,C组注入0.4%罗哌卡因15 ml,D组注入0.4%罗哌卡因15 ml(含地塞米松5 mg),B组注入0.4%罗哌卡因15 ml(含复方倍他米松4 mg)。记录术后爆发痛发生情况、爆发痛评分、镇痛泵有效按压次数、阿片类药物用量和补救镇痛例数。记录术后0~24 h、24~48 h、48~72 h下地活动距离、睡眠质量评分以及不良事件发生情况。结果与C组比较,B组术后爆发痛发生率明显降低(P<0.05),镇痛泵有效按压次数、阿片类药物用量明显减少(P<0.05),补救镇痛率和术后第1晚睡眠质量评分明显降低(P<0.05)。与D组比较,B组术后爆发痛发生率和爆发痛评分明显降低(P<0.05),镇痛泵有效按压次数、阿片类药物用量明显减少(P<0.05),补救镇痛率和术后第1晚睡眠质量评分明显降低(P<0.05)。三组不同时间段下地活动距离、不良事件发生率差异无统计学意义。结论复方倍他米松佐剂可降低坐骨神经联合股神经阻滞下膝关节单髁置换术后爆发痛发生率,提供完善的镇痛效果,减少术后阿片类药物用量,提高患者术后第1晚睡眠质量。

经皮穴位电刺激联合厚朴三物汤对膝单髁关节置换术后胃肠功能的影响

目的:探讨经皮穴位电刺激联合厚朴三物汤对膝单髁关节置换术后胃肠功能障碍患者胃肠功能恢复的影响。方法:选择2020年1月-2022年12月我院收治的94例膝单髁关节置换术后胃肠功能障碍患者,采用随机数字表法将患者均分为两组,对照组(47例)采用经皮穴位电刺激治疗,观察组(47例)采用经皮穴位电刺激联合厚朴三物汤治疗。观察两组疗效、中医症候积分、胃肠道恢复、腹痛和腹胀程度、血清胃肠激素水平和不良反应。结果:两组均无脱落病例。观察组治疗有效率高于对照组(95.74%vs 74.47%,P <0.05),观察组第1次肛门排气时间[(23.35±4.16)h vs (30.15±5.26] h)],第1次排便时间[(51.32±7.23)h vs (62.35±10.77) h],第1次肠鸣音恢复时间[(14.21±2.41)h vs (17.24±3.49) h],开始进食时间[(74.35±10.49)h vs (80.26±13.65) h]均短于对照组(P <0.05)。两组治疗后腹部胀满、大便不通、两胁疼痛、嗳气频频中医症候积分,腹痛和腹胀评分,血清生长抑素水平均较治疗前降低(P <0.05),且观察组治疗后腹部胀满,大便不通、两胁疼痛、嗳气频频中医症候积分,腹痛和腹胀评分,血清生长抑素水平低于对照组(P <0.05),两组治疗后血清胃动素、胃泌素均较治疗前降低(P <0.05),且观察组治疗后血清胃动素、胃泌素低于对照组(P <0.05)。结论:经皮穴位电刺激联合厚朴三物汤可增强胃肠动力,促使胃肠功能恢复,缓解腹痛腹胀症状,在膝单髁关节置换术后胃肠功能障碍治疗中优于单独经皮穴位电刺激治疗。