基于离散蒙特卡洛的一种3T1R并联机构工作空间分析

针对一种拓扑结构为2-PRPU型的3T1R空间并联机构,采用离散式蒙特卡洛法,通过对动平台转动自由度作离散化处理,在输入对称的情况下,实现了整个空间并联机构的定姿态工作空间、可达工作空间和灵活工作空间的可视化。从定姿态工作空间、灵活工作空间和可达工作空间的角度分析2-PRPU型空间并联机构的工作性能,表明该机构动平台的可达工作空间范围较大,且大部分为灵巧工作空间。这为多自由度空间并联机构的研究和应用提供理论基础。

液压驱动式3T1R重载搬运机械装置的设计研究

目的基于十字滑台原理,文中设计可以实现3T1R四自由度的重载搬运机械装置,达到对货物准确定位、牢固夹紧以及多自由度搬运的目的。方法利用解析法和有限元法对承重螺栓进行结构设计和强度分析,根据分析结果提出螺栓根部圆角滚压的结构改进方案;根据不同滚压圆角对应的应力值,采用Hermite(埃尔米特)方法得到滚压圆角半径-应力(r-σ)曲线和多项式,求导确定结构改进方案。结果根据滚压圆角半径-应力(r-σ)曲线,确定最佳滚压半径r=4 mm;以PLC控制技术为基础,设计了搬运机械液压驱动控制系统。装置搬运载荷达到55 kN,螺栓根部强度提高了59.54%,屈服极限安全系数达到2.4。结论通过结构设计,该装置实现了3T1R 4个自由度的运动及控制;通过结构改进达到了多自由度搬运的效果。

新型四自由度3T1R并联机器人机构运动学分析与优化设计

目的 针对自动化生产线分拣需求,提出一种新型四自由度的三平移一转动(3T1R)并联机器人机构。方法 根据方位特征集设计理论验证并联机器人机构的运动性质。利用机构的构型特点建立运动学方程模型,对其进行位置正解和逆解的分析,通过数值法搜索得到并联机器人机构的工作空间图形和转动能力等高线图。同时分析并联机器人机构的雅可比矩阵JX以及奇异性。最后以工作空间最大化作为适应度函数,基于遗传算法对机构结构尺寸进行最优化分析。结果 该机构操作空间具有规则形状、无空洞、较大的特点,优化后的并联机器人机构工作空间性能提升45%。结论 操作空间内运动灵活性较好,优化后工作空间性能得到显著改善。在电子包装自动化生产线搬运分拣领域具有较好的应用前景。

3T1R并联机构结构设计与位置分析

基于方位特征集理论(POC),设计并研究了一种三平移一转动(3T1R)并联机构。首先,应用方位特征集方法,综合了一批满足功能要求的并联机构;然后,综合考虑实际应用要求,从中优选出一种具有开发潜力的并联机构,分析结果表明:该机构具有全对称性、可折叠性及承载能力强、工作空间大等特点;最后结合实例给出了优选机构的位置正、逆解方程及其求解算法,结果表明:其位置逆解方程可解析求解,且最多存在16组解;而正解方程不能解析求解,且最多存在8组解。

一种新型半对称三平移一转动(3T1R)并联操作手的运动学研究

基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论与方法,提出了一种能实现三平移一转动(3T1R)的2RRPaR+2RSS并联操作手机构。对该机构进行了结构特性分析,计算了其自由度及POC集,并得出其耦合度为2;依据该机构的结构特性及几何约束条件,采用二维搜索法对该机构的位置正解进行了求解,推导出了其位置逆解,并验证了位置正逆解的正确性;基于该机构的逆解公式,计算出其三维工作空间,并得到了一组Z向不同截面的切片形状,同时对Z=1000 mm截面处的转动能力进行了分析;最后,基于雅可比矩阵对机构奇异位形进行了分析。研究结果表明:所提2RRPaR+2RSS机构在与H4机构主要尺寸参数相同的情况下,其工作性能总体优于H4机构。与H4机构相比,所提机构的工作空间增加了27.87%,其转动能力提高了4.35%。

低耦合度3T1R并联操作手设计与运动学分析

基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论和机构结构降耦原理,设计了一种低耦合度能实现三平移一转动(3T1R)的SCRAR并联操作手机构。首先,阐述了该机构的组成,计算了该机构的耦合度k=1;然后,根据该机构的几何特点和运动约束,通过建立输入参数与动平台输出位姿参数间的约束方程,运用运动学序单开链法原理求解了位置正解的数值解,导出了其位置反解的解析解,用实例验证了位置正、反解的准确性;最后,基于位置反解得到了机构位置工作空间的形状与大小及Z向各截面形状,并基于Jacobian矩阵对机构奇异位形进行了分析。结果表明:该机构比H_4、I4结构简单,在一组相同等效尺寸参数下其工作空间大、转动能力强。

四自由度3T1R双输出3D打印解耦并联机器人设计

传统的四自由度3T1R双输出3D打印解耦并联机器人构件精密度差,很容易产生尺寸误差。针对上述问题,设计了一种新的四自由度3T1R双输出3D打印解耦并联机器人,该机器人由计算机、控制器和执行元件三部分构成,采用双输出3D打印在并联机构的基础上,提出四自由度3T1R并联机构,该结构可以在x、y、z三维方向上移动,并绕y轴方向转动,能够对3D打印机器人进行双打印,根据设计的机器人结构设计运动性能,分析不同支链在x、y坐标平面内投影的位置分布方式。为检测机器人工作效果,设计对比实验,结果表明,给出的机器人构件精密,尺寸误差小,具有很高的工作能力。

基于线驱动原理的3T1R并联机器人运动参数分析

为满足较高的作业精细化程度要求,必须保证3T1R并联机器人运动参数的精确度。为此,提出一种基于线驱动原理的3T1R并联机器人运动参数分析方法。该方法主要以线驱动原理为基础,通过明确线性驱动器输出量与3T1R并联机器人运动参数之间的线性关系来获取运动数值,即首先利用传感器采集线性驱动器实际运行参量,然后通过Matlab软件当中的Simulink工具构建3T1R并联机器人运动模型,最后计算与预期输出量之间的差值,通过改进PID算法将差值转换为控制3T1R并联机器人运动的参数值,控制3T1R并联机器人运动达到预期。结果表明:所研究方法应用下,得出的3T1R并联机器人运动参数与设定的理想值更为接近,达到研究目标。

一种零耦合度且运动解耦的新型3T1R并联操作手2-(RPa3R)3R的设计及其运动学

零耦合度(κ=0)及输入-输出运动解耦的三平移一转动(3T1R)并联机构,不仅运动学、动力学分析简单,而且运动控制与轨迹规划容易,因而在制造业中具有潜在的运用前景。根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论和方法,设计出一种零耦合度且部分运动解耦的新型3T1R并联操作手2-(RPa3R)3R,并对之进行拓扑特性分析,给出了其方位特征POC、自由度DOF、耦合度κ等主要拓扑特征;基于序单开链(SOC)的运动学建模原理,给出了该机构位置正解求解的封闭形代数方程,并求得其数值解;基于导出的机构位置反解公式,分析了机构产生三种奇异的几何条件;同时,求解了机构的工作空间和转动能力;给出了该操作手机械结构设计的三维CAD模型。研究成果为该操作手的运动尺寸优化、样机研发以及动力学研究奠定了理论基础。

一种3T1R并联操作手的运动性能分析、样机研制和参数优化

对作者团队最新研制的一种三平移一转动并联操作手2-RPaRSS进行运动性能分析、轨迹规划、样机调试和结构参数优化。首先,基于序单开链(SOC)运动学建模原理,采用D-H参数法对该机构的位置正、反解进行求解,并进行了算例验证;接着,分析该操作手的工作空间,得出其Z向定姿态最佳工作平面和动平台的转动能力;然后,对该操作手进行轨迹规划,并采用TwinCAT控制软件对研制的样机进行了调试;最后,优化了其结构参数,优化后的机构工作空间增加19.675%。研究结果为该操作手的运动控制、动力学研究和实际应用奠定了基础。

对称3T1R并联机构构型设计与位置分析

基于螺旋理论,深入研究了一种适用于轻小物料高速操作的3T1R运动机构—全对称4-URU并联机构。首先应用螺旋理论对能实现3T1R运动的全对称并联机构进行型综合,列举出了支链中仅含R副的3T1R机构,考虑机构的结构复杂度、工作空间和力/运动传递性能,优选出了一种综合性能较好的4-URU并联机构,验证了优选机构的自由度特征,建立了位置正逆解数学模型,搜索求解了工作空间,结果表明该机构工作空间体积较大,各向同性度较好。

味觉受体T1R1和T1R3在从江香猪附睾不同区段的差异表达

【目的】明确从江香猪附睾中不同区段味觉受体T1R1和T1R3的定位及表达情况,为揭示猪附睾不同区段形成特殊微环境保障精子成熟的作用机制提供参考依据。【方法】采集初情期(30d)和性成熟期(180d)从江香猪附睾组织样品,分别采用实时荧光定量PCR、免疫组织化学、蛋白免疫印迹(Western blotting)等检测从江香猪附睾不同区段味觉受体T1R1和T1R3的定位及表达情况。【结果】味觉受体T1R1/T1R3的编码基因TAS1R1/TAS1R3均表现为附睾Ⅳ区的相对表达量显著高于其他区段(P<0.05,下同),而Ⅰ区的相对表达量显著低于其他区段,具体排序为Ⅳ区>Ⅴ区>Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅰ区。免疫组织化学定位分析结果显示,在从江香猪附睾不同区段均检测到T1R1/T1R3不同程度的免疫阳性信号。其中,T1R1在附睾Ⅰ区主要定位于肌样细胞层与基细胞核;在附睾Ⅱ区主要定位于附睾上皮细胞、肌样细胞和精子细胞;在附睾Ⅲ区强烈定位于附睾管腔和微绒毛根部;附睾Ⅳ区为5个区段中表达最强烈的部位,定位于附睾管腔精子、管腔内缘和狭窄细胞膜上;在附睾Ⅴ区主要定位于附睾间质组织和狭窄细胞膜上。T1R3定位于附睾Ⅰ区血管内皮细胞、脱落生精细胞和附睾上皮细胞(尤其是基细胞);在附睾II区的精子、晕细胞和狭窄细胞上有较强表达;在附睾Ⅲ区和Ⅳ区主要定位于空泡化的附睾上皮细胞;在附睾Ⅴ区定位于附睾管不规则处和空泡化附睾上皮细胞,其表达强度仅次于Ⅲ区。Western blotting检测结果显示,从江香猪附睾Ⅳ区的T1R1/T1R3表达水平最高,其次是Ⅱ区,二者显著高于其他区段。【结论】初情期从江香猪附睾T1R1和T1R3的表达具有区段特异性和细胞特异性,以Ⅳ区的表达水平最高,且主要定位于附睾上皮细胞顶端、狭窄细胞和微绒毛根部,提示T1R1/T1R3在建立促进猪附睾精子成熟和储存的特殊腔内微环境中发挥重要作用。

香猪睾丸间质细胞 TAS 1R3基因干扰后对自噬相关因子的影响

旨在探究 TAS1 R3基因通过mTOR对从江香猪自噬相关基因表达的影响。本试验选择30日龄健康雄性从江香猪3头,采集睾丸组织并培养出睾丸间质细胞。将构建成功的干扰载体和空载体转染至细胞中,利用qRT-PCR检测其对 TAS 1R3基因表达影响,运用qRT-PCR和Western blot检测 TAS1 R3基因干扰后对味觉受体第一家族一号受体(TAS1R1)、细胞外信号调节激酶1(ERK1 ) 、细胞外信号调节激酶2(ERK2)、雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、 BECN1 和微管相关蛋白1轻链3β(MAP1LC3B)表达的影响。结果表明,当 TAS 1R3基因被干扰后,相较于shRNA-NC对照组, TAS 1R1、 ERK 1、 ERK 2、 mTOR 基因mRNA表达量均极显著降低( P <0.01),自噬因子 BECN1 和 MAP 1LC3B表达量极显著升高( P <0.01)。Western blot结果表明当 TAS 1R3基因被干扰后,与 shRNA-NC 对照组相比,蛋白T1R3、T1R1、p-mTOR、p-S6K1、p-ERK12均极显著降低( P <0.01),而自噬蛋白 Beclin 1 表达量极显著升高( P <0.01)。本试验通过将 TAS 1R3基因干扰载体转染至睾丸间质细胞,发现当 TAS 1R3基因被干扰后可通过影响 mTOR 基因的表达,调控其下游自噬因子的表达,提示 TAS 1R3基因与睾丸间质细胞的自噬密切相关,这为进一步研究 TAS 1R3基因通过调节自噬影响香猪生殖活动提供了借鉴。

谷氨酸通过T1R1/T1R3-ERK1/2通路调节香猪睾丸间质细胞自噬相关基因表达

【目的】探究L-谷氨酸刺激对香猪睾丸间质细胞自噬的影响,为进一步研究味觉受体T1R1/T1R3通过雷帕霉素靶蛋白(mTOR)调控下自噬对雄性生殖的影响提供理论依据。【方法】选取30日龄的健康从江香猪分离培养睾丸间质细胞,采用不同浓度L-谷氨酸刺激睾丸间质细胞T1R1/T1R3,探究激活T1R1/T1R3对睾丸间质细胞自噬相关基因(TAS1R1、TAS1R3、ERK1、ERK2、mTOR、Beclin 1和MAP1LC3B)表达的影响。【结果】从江香猪睾丸间质细胞在培养72~96 h增殖最快,于培养96 h时达对数生长期。10 mmol/L是L-谷氨酸刺激睾丸间质细胞味觉受体T1R1/T1R3的有效浓度。经10 mmol/L的L-谷氨酸刺激后,睾丸间质细胞的mTOR、ERK1和ERK2基因相对表达量极显著高于对照组(P<0.01,下同),而Beclin 1基因相对表达量极显著低于对照组,MAP1LC3B基因相对表达量显著低于对照组(P<0.05,下同);ERK1/2和p-S6K1蛋白相对表达量显著高于对照组,而Beclin 1蛋白相对表达量显著低于对照组。单丹磺尸酰胺(MDC)染色结果显示,经10 mmol/L的L-谷氨酸刺激后,睾丸间质细胞内的酸性自噬泡荧光强度明显低于对照组,表明胞内自噬受抑制。【结论】10 mmol/L的L-谷氨酸可激活从江香猪睾丸间质细胞T1R1/T1R3,且自噬相关基因TAS1R1、TAS1R3、ERK1、ERK2和mTOR及相关蛋白T1R1、T1R3、ERK1/2、p-S6K1和p-mTOR表达升高,而Beclin 1和MAP1LC3B基因及Beclin 1蛋白表达降低,故推测谷氨酸可通过激活味觉受体T1R1/T1R3参与雄性生殖自噬的负调控。

全对称4-URU并联机构运动性能分析与尺度优化

深入研究了一种能实现3T1R运动的全对称4-URU并联机构。基于螺旋理论验证了机构的自由度特征,建立了机构位置正逆解数学模型,确定了机构的奇异位形。采用数值搜索法求解了机构的工作空间,通过考察各尺度参数对工作空间的影响,优选得到了机构的关键尺度参数。相关数值计算及运动仿真结果表明,该机构运动学模型及性能分析结论正确合理,相关成果可为机构动力学分析、结构设计提供参考依据。

一种新型低耦合度非全对称三平移一转动并联机械手及其运动学分析

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法,分析了一种可实现三平移一转动输出运动的新型低耦合度的非全对称四自由度并联机械手2-RPaRSS,并完成其运动学建模与分析。首先,分析计算出该机构的耦合度(κ=1),给出了基于序单开链(SOC)的机构位置正解的建模方法及其数值解;其次,通过导出机构位置反解及算例,验证了正反解求解的正确性;再次,分析了该机构位置工作空间的形状大小及工作空间Z向各截面形状;然后,对机构的奇异位形进行了分析,得到其发生三类奇异的条件;最后,设计了该机械手样机的三维CAD模型。研究结果表明,2-RPaRSS机械手比H4、I4R、Cross-Ⅳ结构简单,且具有更大的工作空间和更好的动平台转动能力。

一种非全对称低耦合度三平移一转动并联机构的设计及其运动学

提出一种非全对称的三平移一转动(3T1R)的并联机构,并对其进行拓扑特性分析,发现其耦合度κ较大(κ=2),这表明其位置正解求解复杂。为此,对该机构进行拓扑结构降耦设计,得到一种低耦合度(κ=1)但基本功能(动平台输出方位特征和自由度)不变的降耦机构;然后,根据基于序单开链的机构运动学建模原理,给出了该降耦机构位置正解的一维搜索求解算法及其数值解;通过导出的位置反解公式,对该降耦机构的工作空间、转动能力和奇异性进行了分析。该降耦机构结构简单、制造容易、工作空间大、转动能力强。

弓形虫pcDNA3/T.g-R1的构建与保护性效果观察

弓形虫能感染几乎所有的温血动物,但对各种动物易感性各不相同:大鼠和绵羊对弓形虫有较高的天然抵抗力;人对弓形虫不太敏感,有较强的天然抵抗力,人感染弓形虫后绝大多数为隐性感染.

T1R1和T1R3在从江香猪附睾发育中的表达模式

为研究味觉受体第一家族亚型1(T1R1)和3(T1R3)在从江香猪附睾发育过程中的表达模式,探讨味觉受体在哺乳动物雄性生殖机能中可能发挥的作用及潜在医学价值,本试验以从江香猪附睾组织为研究对象,分析附睾发育4个关键时期:初情前(15 d)、初情时(30 d)、初情后(60 d)和性成熟期(180 d)T1R1与T1R3的差异表达。采用实时荧光定量PCR、免疫组织化学(IHC)和Western blot检测两个味觉受体在不同日龄从江香猪附睾组织中转录、翻译水平的变化及其分布情况。RT-qPCR结果表明:TAS1R1与TAS1R3 mRNA在从江香猪附睾初情前(15 d)至性成熟期(180 d)表达量逐渐增加,且任意两个时期间差异极显著(P<0.01)。Western blot结果显示,T1R1/T1R3蛋白在180 d表达量最高,在15 d表达量最低,两者之间差异显著(P<0.05),平均表达丰度依次为180 d>30 d>60 d>15 d。IHC结果显示,T1R1和T1R3蛋白在各日龄组从江香猪附睾组织均有分布,其中T1R1蛋白主要在上皮细胞膜上,尤其是基细胞和窄细胞;而T1R3蛋白主要在微绒毛、环状空泡和精子呈强阳性表达。综上,本研究发现不同日龄从江香猪附睾的T1R1/T1R3表达从15 d逐渐增加,至性成熟达到峰值,这一表达变化与附睾上皮基细胞和窄细胞及微绒毛的T1R1/T1R3的差异表达有关,这些特殊的表达模式与附睾生理功能存在时间关联,故推测T1R1和T1R3参与附睾内精子成熟和储存的调节过程。

稳定表达甜味受体蛋白T1R2/T1R3的HEK293细胞系的建立

以小鼠舌组织为对象,提取总mRNA,并以此为模板,使用自行设计的引物通过RT-PCR扩增Gα15、T1R2和T1R3目的片段。构建重组质粒pEGFP-C1-Gα15、pDsRed1-N1-T1R2、pcDNATM6.2/N-YFP-DEST-T1R3。以脂质体介导的方法转染HEK293细胞,经抗性筛选后,通过极限稀释法获得稳定表达T1R2/T1R3的HEK293细胞系,最后通过RT-PCR,荧光显微镜及Western blot方法在基因及蛋白质水平上对建立的稳定表达细胞系进行鉴定。基因及蛋白质水平上的结果均表明,目的基因Gα15、T1R2/T1R3成功导入HEK293细胞中,并且稳定表达。该细胞系的建立为细胞水平上甜味机理的体外研究(如甜味识别热动力学等)提供了稳定的细胞来源。