摘要：传统的下肢骨折治疗方案普遍存在复位精度差、易造成二次创伤与并发症、延迟愈合等局限性.随着现代医学和机器人学的交叉融合,基于六自由度并联机构的微创骨折复位与固定技术得到广泛关注和应用.现有六支链并联骨折外固定支架普遍存在术前CT扫描易造成伪影、影响骨折复位轨迹规划的不足.针对上述问题,本文设计了一种三支链六自由度并联外固定支架3-SPRP.由于此支架用于人体下肢骨折的复位与固定,为了满足外固定支架的轻质量高刚度需求,本文开展了将支架质量与刚度均视为优化目标的多目标优化设计.首先,采用闭环矢量法建立3-SPRP并联外固定支架的位置逆解模型,基于瞬时旋量建立运动/力映射模型;其次,采用半解析建模法建立3-SPRP并联外固定支架的静刚度模型,对比理论刚度模型与有限元仿真模型在6个典型位姿下的各向线刚度,验证支架刚度模型的准确性;最后,以瞬时变形能为刚度指标,将3-SPRP并联外固定支架的刚度与质量均视为优化目标,开展多目标优化计算,定义最小距离法确定支架刚度与质量的最佳匹配关系.优化后整机质量约为0.889 kg,相较于优化前仅增加24 g,而各向线/角刚度值普遍提升50%左右,表明3-SPRP并联外固定支架的刚度优化设计的有效性.上述工作将为后续三支链六自由度并联骨折外固定支架的物理样机制造与实验研究提供理论基础.

摘要：产品设计方案评价中,由于指标值具有模糊性、指标权重具有不完全性等问题,将模糊数据包络分析引入评价过程,以改进在不完全权重信息处理方面存在的不足,提出了基于改进模糊数据包络分析的产品设计方案评价模型,并给出了其求解算法。该方法首先将指标值转化为无量纲的梯形模糊数;然后以梯形模糊数为基础,以不完全权重信息为约束,建立只有输出指标且含有偏好信息的模糊数据包络分析模型;最后,通过取模糊数截集的方法,将模糊数据包络分析模型转化为确定性模型并求解。通过实例分析验证了该方法的合理性和可行性。

摘要：优秀的路标设计,可以简化路标识别算法并提高机器人定位与导航的准确性和实时性。本文针对结构环境下的视觉导航系统,设计了一款多功能路标并给出了相应的应用算法。通过综合考虑拓扑结构、几何结构和色彩选取等的优化,设计的路标可以提供丰富的信息,而且具有较强的抗干扰能力。基于所设计的路标可以实现基于单帧图像中单个路标的机器人定位与导航,以及在大范围内基于序列路标的导航,并且可以准确估计序列路标中下一路标的位置。在具有较多干扰因素的大厅和走廊中进行的机器人定位与导航实验表明,即使采用未经校正的鱼眼镜头,机器人定位误差最大仍不超过5cm,示教再现导航误差最大不超过10cm;且在长距离导航实验中可实现方便、准确进行路标切换,有效提高导航的实时性和抗干扰性,证明了所设计路标的有效性。

摘要：在基于频率输出的传感器测量电路设计中,存在如何测量由测量参数引起的小频率增量问题,将被测信号和参考信号进行混频并进行滤波可以解决这个问题。将仅频率变化的两准数字信号施加于逻辑门进行混频,对混频器输出的特性进行了理论分析和实验验证,结果表明:异或门和同或门用作差频测量的混频器时,其输出效果明显好于其他基本逻辑门;当信号为占空比50%的方波时,异或门和同或门的输出中不含输入信号的频率,滤波电路相对简单。

摘要：针对在磁耦合谐振式无线电能传输系统中角度偏转是否会对接收电能产生影响的问题,首先利用空间两空心线圈的互感耦合理论和等效电路分析无线电能传输系统的频率特性,得到归一化电压的频率响应曲线和电能无线传输的必要条件。然后根据空间任意放置的空心线圈的耦合系数与方向的关系分析方向改变对耦合因数的影响,提出系统在过耦合、临界耦合和欠耦合三种状态下的方向特性。最后,设计了实验电路并进行了相关的实验研究,实验结果与理论分析具有较好的一致性,验证了无线电能传输系统中方向性的问题。本文关于方向性的分析为移动设备的无线电能传输系统设计和参数优化提供有益的参考。

摘要：针对在无线电能传输系统中提高电能传输距离与缩小传输装置体积这一热点、难点问题,首先利用空间两线圈的互感耦合模型,从电路角度分析了无线电能传输系统的频率特性,得到了接收线圈归一化电压的表达式,并基于此提出了有效传输距离的概念。然后通过对最大传输距离影响因素的分析得到了线圈优化设计方法。最后,本文设计了相关的实验电路,实验结果与理论、仿真分析具有较好的一致性,验证了该方法的正确性和有效性。这为提高无线电能传输距离和线圈的优化设计提供有益的参考。

摘要：文中依据狭窄工作空间精密加工的需求,基于有限瞬时旋量理论(FIS理论),开展了可实现串-并联模式转换的双模式机器人构型综合研究。首先,基于FIS理论,提出一种串-并联双模式机器人构型综合的一般流程;其次,根据工程环境需求,提出变模式单元、串联模式机器人和并联模式机器人的连续运动数学表达,生成其支链标准式,通过旋量三角积运算,综合各自完备的衍生支链;再次,考虑串联模式与并联模式转换中出现的不兼容问题,提出双模式机器人支链匹配原则,获得满足装配条件的双模式机器人支链结构;最终,确定变模式单元、串联模式机器人和并联模式机器人的支链装配条件,综合获得串-并联转换双模式机器人多种拓扑构型。

摘要：针对传统中气旋自动识别算法误报率较高的问题,提出了一种基于速度对结构检测的中气旋自动识别方法.设计树形数据结构检测不同尺度的嵌套式速度极值区域,通过空间匹配得到符合兰金条件且不受环境风影响的二维速度对结构和三维涡旋结构,通过跟踪算法得到三维涡旋的持续时间属性,借助训练数据集获得中气旋的诊断参数.实验结果表明:与美国灾害天气中心的中气旋自动检测算法相比,所提出的算法将误报率降低了0.24,临界成功指数提高了0.16,能够更好地预报对流性灾害大风.

摘要：为了提高二进制人工蜂群算法的全局探索能力,提出一种基于分布估计算法的二进制人工蜂群算法,并应用到最优多用户检测技术中,设计出基于分布估计二进制人工蜂群算法的多用户检测方案。该方案采用直接针对离散域的多维邻域搜索策略,加快了收敛速度,避免了连续域到离散域的转换,同时利用分布估计算法获得的全局统计信息产生候选解,提高了算法性能。仿真结果表明,与传统检测器相比,所设计检测器的收敛速度明显加快,误码率性能和抗远近效应能力显著提高。

摘要：基于滚压模具的成型原理,文中针对矩形平顶翅片散热带成型模具设计和制造周期长、制带质量不稳定、加工精度低的问题,分析成型模具参数,采用圆弧代替渐开线齿廓的方法,设计成型模具,通过试验数据分析误差,修正滚压模具,总结出影响矩形平顶翅片散热带成型质量的参数。结果表明圆弧替代法简单可行,成型模具加工方便,矩形平顶翅片成型质量稳定,满足精度要求。