基于表面肌电分解的皮层肌肉耦合机理研究

基于表面肌电信号分解还原了肌电信号最原始的组成成分,通过分解后肌电信号段的特征研究神经肌肉系统中脑肌电信息传递规律,可以从生物电信息传递机理探索人体运动的本质.本文分别采集了9名受试者最大抓握力量的15%和30%(15%MVC、30%MVC)所对应的EEG(Electro Encephalo Graph)和sEMC(surface Electro Myo Graphy)信号,以形态学分解为基础对sEMG信号进行模板重构分解,获得运动单元动作电位MUAP(Motion Unit Action Potential),提取MUAP的幅值、数量和发射速率作为特征,基于该类特征与同步脑电信号的变化趋势以及传递熵值探索大脑皮层与肌肉的信息传递规律.不同抓握力量水平下,30%MVC提取的3个特征均比15%MVC的数值更显著,但两种力量水平提取的3个特征随同步脑电变化趋势相同:当EEG信号形成波峰或波谷信号时,MUAP数量、幅值和发射速率特征均呈现增加的变化趋势,其中MUAP幅值的增加趋势最为明显,且MUAP幅值特征与同步EEG信号的耦合(TE传递熵值)效果最好.虽然力量水平的不同会影响脑肌电信号强弱,但总体呈现的信息传递规律是一致的:当肢体肌肉收缩脑电信号增强而形成波峰或波谷时,MUAP数量、幅值和发射速率3个特征值均呈现上升的变化趋势,其中MUAP幅值特征响应效果最好,该特征能较好体现人体运动控制过程中神经肌肉系统中的信息传递规律.

“瘦人多火症”的因机证治探析

提出消瘦是临床常见的体质状态,常常会伴随“瘦人多火症”相关证候表现。阴气不足是形体消瘦的主要生理、病理基础,燥火偏旺是形体消瘦的继发表现,病位涉及五脏,核心在脾。治疗原则以滋养阴气为主,宣发郁热为辅。具体包括治本与治标两个方面,治本当滋养阴气以改善“消瘦”体质,治标在发散郁热以消除“多火”状态,二者孰轻孰重应依据火旺轻重缓急而定。临床根据病情之标本缓急、消瘦而能食不能食、火热之虚实微盛、病机兼夹以及季节等因素进行药味加减。

专题导读:脑机接口

当前,脑机接口已进入技术爆发期,各国政府、科研机构和企业都已加速布局,以抢占全球脑科学竞争战略高地。在新一轮科技革命和产业变革重构全球创新版图的大背景下,脑机接口成为我国重点关注和布局的技术突破口。在“十四五”规划中,我国将脑机接口列为重点研发方向之一,北京、上海等地率先响应国家政策,出台诸多行动方案,为行业发展明重点、指方向。随着相关政策和行动方案陆续出台,我国脑机接口在产业生态、技术创新、人才培养等方面呈现良好发展态势。

重庆江北机场T3B航站楼大厅屋盖钢结构提升施工技术

重庆江北机场T3B航站楼大厅屋盖钢结构为异形三维曲面造型焊接球网架。由于周边飞机不停航,且由于构造复杂、结构高差大、跨度大、杆件数量多,给屋盖钢结构施工带来很大挑战。基于方案探讨和专家论证,提出一种优化施工方案:大厅钢屋盖划为7个提升分区,每个分区在楼面拼装为提升小分块,通过二次及多次累积提升进行施工。施工前运用BIM技术进行工序预演,并采用3D3S,MIDAS Gen软件进行数值模拟分析,为施工的准确性和安全性提供有力支撑。

基于计算机视觉的工业人员行为分析实验平台

该文面向本科生与研究生实践教学,利用计算机视觉技术开发了工业人员行为分析实验平台。依托工程实训中心,通过多通道数据采集装置收集人员工作环境、作业行为以及劳保用品等数据。基于PyQt5构建工业人员行为分析实验平台,该平台将计算机视觉技术与工业安全管控标准深度融合,以实现工业人员流程类与非流程类作业的行为分析。为验证实验平台的有效性,使用工业人员行为测试数据对所研发的实验平台进行了实验验证。实验结果表明,该实验平台能对工人多种作业进行有效评判。该实验平台有助于提升本科生和研究生在智能图像处理领域的实践能力。

同向全啮合双螺杆植物蛋白挤出机不同螺杆元件的仿真分析

为了明确和量化同向全啮合双螺杆挤出机各螺杆元件的功能,增加配置用于生产植物基肉双螺杆挤出机螺杆的合理性,以低温脱脂花生蛋白粉的物性参数为条件,对SLZ36型挤出机的3种元件长度为32 mm的螺杆元件双头螺旋元件、5啮合盘啮合元件及3齿形盘齿形元件的剪切速率、混合指数、物料停留时间、最大剪切应力分布进行仿真分析。采用Solidworks软件建立元件的几何模型,应用Gambit软件进行模型的网格划分及网格质量分析,在Polyflow软件中进行数值模拟,通过Fieldview软件对仿真结果进行后处理分析。结果表明:通过混合指数分析得到3种螺杆元件对物料的混合性能大小为齿形元件>啮合元件>螺旋元件;通过物料停留时间分析得到3种螺杆元件的轴向混合性能大小为齿形元件>螺旋元件>啮合元件;通过剪切速率及平均最大剪切应力分析得到对物料的剪切性能大小为啮合元件>螺旋元件>齿形元件。进行植物基肉双螺杆挤出机螺杆组合时,针对目前整个螺杆配置螺旋元件最多的情况,在进行物料更换时可以合理地配置啮合元件以增加螺杆剪切能力,配置齿形元件以增加螺杆的混合能力。

基于单目相机和多线激光雷达的联合标定方法研究

目的针对相机和激光雷达之间的外参标定问题,为了减少两者的标定误差,得到更高的标定精度,方法提出一种基于非线性优化的联合标定方法。首先拍摄不同角度的棋盘格标定板图像,采集足够多数据后利用工具包进行相机内参标定,得到单目相机内参;然后在激光点云和图像中检测标定板的角点特征坐标,激光点云下的角点坐标由提取的标定板点云数据和其几何特征获得,通过拟合出的图形由上至下、由左至右确定图形顶点坐标及标定板行列数,可得到各角点坐标;相机角点特征坐标采用FAST角点检测,利用角点灰度信息确定角点坐标;根据点云检测特征点到图像投影误差构建目标函数,将外参求解转化为最小二乘问题;最后通过基于列文伯格-马夸尔特的非线性优化算法,迭代求解得到最优外参。结果最终平均标定投影误差为1.29像素,最大投影误差为2.46像素,最小投影误差为0.70像素,标准差为0.57像素。结论根据标定的外参将点云投影至图像上可知,标定结果较好,并将结果运用到实际场景下视觉和激光雷达融合的SLAM算法中,运动轨迹平滑且与地图保持高度一致,本文方法标定过程简单,不需要棋盘格的真实物理尺寸,满足使用要求。

基于非参数回归响应面法的高精车铣复合机床床身多目标联合优化设计

精密化是机械加工领域追求的目标,数控车铣复合机床作为高端机械加工装备,其床身的动静态特性对机床加工精度有显著影响。针对当前床身结构优化方法效率低、效果差的问题,文章提出一种非参数响应面法的多目标联合优化方案。该方案首先根据有限元分析结果挑选出模型的优化尺寸,并将床身质量、最大形变、一阶固有频率作为联合优化目标;通过建立参数试验对尺寸进行敏感性分析,精准选出敏感性较大尺寸;基于非参数回归法建立响应面,导入所选尺寸,计算试验样本的响应值,建立非参数回归响应面优化模型,并采用多目标遗传算法找出最优设计方案。最优方案优化结果为:机床床身最大形变降低约14.667%,一阶固有频率提升约3.187%,质量降低约1.208%。结果表明该优化方案能够高效提升机床床身动静态特性,为机床优化设计提供理论依据。

经验模态分解与阶次跟踪分析对机器人用精密减速器故障诊断

针对行星摆线针轮减速器的故障特征在摆动疲劳实验中难以提取的问题,本文提出了一种经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)与阶次跟踪分析结合的方法对疲劳实验中的减速器进行故障诊断。通过对采集到的时域信号进行等角域重采样、经验模态分解、计算固有模态分量(Intrinsic mode function,IMF)的峭度值、选取固有模态分量重构、快速傅里叶变换(Fast fourier transform,FFT)后得到阶次图进行验证。结果表明:该方法能够准确的提取包含故障信息的固有模态分量,实现了行星摆线针轮减速器在非平稳状态下的故障特征识别。

Fenton氧化法在工业有机废水处理中的试验研究

工业有机废水具有很高的化学需氧量(COD),潜在污染风险大,已对生态环境构成严重挑战。本研究采用Fenton氧化法处理工业有机废水,通过单因素试验和正交试验分析FeSO_(4)·7H2O用量、H2O2用量和pH对COD去除率的影响。结果表明,Fenton氧化法能够有效去除工业有机废水中的COD,最佳工艺条件下,FeSO_(4)·7H2O用量为0.5 g,H2O2用量为2.0 mL,pH为3,COD去除率最佳。本研究为工业有机废水的高效处理提供有力支持。

基于无人机电力巡检的椭圆稀布阵列天线优化方法研究

为了提高电力巡检无人机的电磁检测性能,提出了一种基于无人机电力巡检的椭圆稀布阵列天线优化方法。阵列天线的阵列单元稀布排列,能够在保证阵列天线性能的同时,减少阵列单元的数目,从而减少馈电单元的数目。每个阵列单元等幅馈电,可以有效降低馈电网络设计的复杂程度,这些都能够在一定程度上降低阵列天线的功耗,提高无人机的巡检时间。利用改进智能优化算法,通过优化阵列单元的位置,使方向图的最高旁瓣电平(peak sidelobe level,PSLL)尽量低,因此文中设计的阵列天线具有较低的最高旁瓣电平,从而具有很好的环境抗干扰能力。仿真结果表明,在给定阵列单元数目、最小间距约束和阵列天线尺寸的情况下,提出的方法能够有效降低阵列天线方向图的最高旁瓣电平,对具有41个阵列单元的椭圆阵列天线进行优化,优化后的阵列天线方向图的最高旁瓣电平在-24dB以下。

鸽子在动物机器人领域的研究进展

鸽子具有集群和归巢习性,善于远途负重与持续飞行,导航和空间认知能力卓越,近年来被广泛应用于动物机器人研究。鸽子机器人通过对鸽子脑内特定的神经靶点施加神经信息干预以实现运动行为控制。本文根据鸽脑内的分层多级神经调控靶点分布,分别对基于感觉系统、动机和情绪系统或皮层以及中脑运动区的鸽子机器人研究进展进行分类综述,以期为进一步利用鸽子机器人开展空间感知、侦察勘测和反恐搜救等应用研究提供参考和指导。

纵向冲动对大轴重内燃机车曲线紧急制动安全性影响分析

针对纵向冲动对大轴重内燃机车曲线紧急制动时安全性问题,建立33 t轴重内燃机车牵引3万t重载列车(2+2+0)的纵向动力学模型和包含钩缓系统的短编组(机车+机车+虚拟车体)车辆动力学模型,采用列车模型对紧急制动工况下的列车纵向冲动进行分析,基于列车纵向冲动和短编组模型分析纵向冲动对机车曲线安全性的影响。研究结果表明:列车纵向冲动会进一步加大机车曲线紧急制动时的轮轴横向力、脱轨系数等,对机车曲线运行造成不利影响,考虑压钩力1 500 kN比不考虑纵向冲动时的脱轨系数、轮轴横向力分别增大1.8%、12%;曲线半径减小、下坡道坡度越大会进一步加大不利影响;列车制动初速度越大,产生的纵向冲动有所减小,但由于轮对横移量增大,导致曲线车轮脱轨系数增大。

工程机械涂装车间设计探讨

涂装车间设计既要满足生产使用要求,又须符合节能环保等相关要求,其设计的合理性对整个项目的建设有着重要的作用。论文根据工程机械涂装工艺发展趋势和一种典型的绿色涂装工艺,论述了涂装车间如何进行工艺设计、土建设计、公辅系统及环保设施设计。

准动态模型预估的Q960E大梁钢SR-CGHAZ疲劳裂纹扩展机理

为研究半挂车大梁在使役过程中Q960E亚临界粗晶热影响区的疲劳裂纹扩展机理,通过动态应力测试耦合有限元仿真方法,研究者建立了一种准动态应力分析模型,以获取半挂车大量的动载疲劳应力,通过二次热模拟获得Q960E的亚临界粗晶热影响区(simulated reheat-coarse grained heat affected zone,SR-CGHAZ)并测试了疲劳裂纹扩展速率和冲击韧性,采用激光共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope,LSCM)分析了显微组织和马奥岛(martensitic-austenitic islands,M-A)形貌,通过电子背散射衍射分析(electron back-scattered diffraction,EBSD)分析了亚结构和取向,利用透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)研究了疲劳裂纹扩展机理.结果表明,基于动态应力实测的准动态仿真模型具有较高精度,在峰值应力为300 MPa,应力比R=0.05的条件下,SR-CGHAZ随着第1次热模拟冷却时间t_(8/5)的延长,M-A由点状向针状和短棒状转变,冲击韧性逐渐降低,伴随疲劳裂纹扩展速率随之增加,主要与马氏体板条束宽化,基体亚结构取向变化,大角度晶界密度降低,以及马氏体板条束间M-A转变为链状析出的VCr_(2)C_(2)型碳化物有关.

绕线式无刷双馈电机伺服系统的双同步转差型解耦控制研究

针对无刷双馈电机在解耦控制以及整体性能分析方面的不足,首先提出了一种双同步坐标系下无刷双馈电机的转差型解耦控制方案,并分析了该控制实现的必要条件。其次,通过对双同步坐标系下的静态方程求解得到该闭环控制下无刷双馈电机的带载特性。当电机转速和控制电机转子磁链一定时,可求解该工况下电机所能达到的带载边界,通过在负载转矩边界内部取值保证整个伺服系统的稳定运行。最后,通过仿真和实验验证了该控制方案的解耦性能和动态性能,同时也验证了该控制下带载性能分析的正确性和有效性。

核电站控制棒驱动机构Canopy焊缝焊接温度场和应力-应变场模拟

目的研究机加工和拉拔2种成形方式下得到的填充环对Canopy焊缝的影响,获取焊接焊缝成形、焊接残余应力和变形的相关数据,以指导Canopy焊缝焊接工艺。方法采用数值模拟的方法,建立Canopy焊缝焊接数值分析模型,模拟焊接温度场、焊接残余应力和焊接残余变形。结果拉拔成形环焊接熔池高度为9 mm,机加工成形环焊接熔池高度为8.3 mm;机加工成形环焊接最大残余应力为255.6 MPa,而拉拔成形环焊接最大残余应力为277.8 MPa,均出现在管座紧贴焊缝的位置;机加工成形环焊接残余变形为0.19 mm,拉拔成形环焊接残余变形为0.186 mm,最大残余变形均出现在焊接起始位置附近,在焊缝与管座交接的位置。结论熔池形貌直接影响了热影响区域的大小,拉拔Y型环焊接熔池高度更大,焊接的热影响区域更大;拉拔Y型环焊接残余应力略大于机加工Y型环焊接残余应力;机加工成形环和拉拔成形环焊接残余变形相近。

较长时段尺度下4种配方介质土生物滞留系统的运行机制与效能

为探究较长时间尺度下配方介质土生物滞留系统的运行机制和效能,设计并构建了4种用不同配方介质土装填的生物滞留系统。研究结果表明:在22个月的运行时间内,4种系统对总氮(TN)和硝酸盐氮(NO^(-)_(3)-N)有较好的去除效果,当土砂比为7∶3、填料层深度为400 mm、添加比例为7.5%营养土时,氨氮、TN、NO^(-)_(3)-N、化学需氧量(CODCr)、总磷(TP)去除效果最好且稳定,平均去除率分别为88.83%、88.89%、93.16%、93.10%、94.69%;不同介质土对胞外聚合物(EPS)的含量和电子传递活性(ETSA)有影响,EPS增加可以加快电子传递速率,从而提高反硝化脱氮效率。相关性分析表明,生物滞留系统的下渗速率和TN、NO-3-N的去除呈显著负相关(p<0.05),而蛋白质(PN)和NO-3-N则与TN去除率呈显著正相关(p<0.05)。研究结果为提高生物滞留系统长期稳定运行效果和科学建造提供了技术参考。

基于机器视觉滑轨截面圆弧尺寸的测量方法

为解决汽车座椅滑轨截面圆弧尺寸人工检测效率低、一致性差的问题,文章提出了一种基于卡尺边缘检测与Tukey算法相结合的测量方法,实现滑轨截面圆弧尺寸高效率、高精度的检测。首先对采集到的图像做双边滤波处理,去除图像中的噪声,再通过HALCON算法库中的Emphasize算子对图像做处理,突出图像边缘信息;然后通过卡尺边缘检测算法提取圆弧边缘点;最后结合加权Tukey的最小二乘法分离出异常点并完成圆的拟合。实验结果表明,该方法可实现滑轨截面圆弧尺寸的快速检测,测量系统稳定性好、可靠性高,测量误差均在0.08 mm之内,重复测量精度可达0.02 mm。

双螺杆制冷压缩机排气压力脉动特性的实验研究

为研究一台冷水机组用双螺杆制冷压缩机的压力脉动特性,本文测录了压缩机压缩及排气过程的瞬态压力变化,解析其压力脉动频域特性,研究了运行转速和冷凝温度对压力脉动特性的影响,对比了压缩机采用变频与变滑阀两种容量调节方式在相同制冷量下的压力脉动、噪声和热力性能。研究结果表明:压缩腔压力脉动来源于转子工作容积内压力周期性升高,并受齿间多通道泄漏过程的影响;排气腔压力脉动来源于工作容积与排气腔的周期性连通与脱开,受排气压力及气体质量流量等因素影响。随着转速的升高,排气腔压力脉动从转速为1380 r/min时的58.6 kPa升至4200 r/min时的141.0 kPa。随着冷凝温度的升高,压力脉动幅值从34℃时的132.0 kPa升至57℃时的314.0 kPa。在相同制冷量下与容调滑阀相比,双螺杆制冷压缩机采用变频的容量调节方式在压力脉动、噪声和热力性能方面均具有显著优势,压力脉动降低54.6%以上,噪声值下降2.9 dB(A)以上,COP提升5.5%以上。