摘要：本文目的是研究约束复合踝关节内(外)翻和旋内(外)运动对人体步态稳定性的影响。试验在水平湿滑试验台上进行,对比了约束复合踝关节内(外)翻和旋内(外)运动(FIXED)以及无束缚(FREE)两种状态,分析了时-空步态参数、运动学参数、动力学参数以及利用摩擦系数(UCOF)。试验结果表明FIXED可能会导致步速和跨步长显著增大,双支撑期显著缩短。同时,FIXED可影响膝关节和踝关节的关节角度在矢状面内的运动幅度。另外,约束后利用摩擦系数显著增大,这反映了滑跌概率的增大以及步态稳定性的减弱。因此,在助行器、双足机器人或者假肢设计中,应该进行结构设计以实现复合踝关节内(外)翻及旋内(外)运动。

摘要：在给定凸轮机构的运动规律和许用压力角的条件下,提出了一种基于Matlab按许用压力角设计直动滚子推杆盘形凸轮机构的通用方法,克服了传统设计凸轮轮廓计算方法复杂,效率低且求解精度不高的缺点,能够保证凸轮机构在任何瞬时压力角都不超过许用压力角,有效地平衡了凸轮机构的尺寸紧凑和传力特性,系统解决了按许用压力角设计凸轮机构尺寸的综合问题,并结合Pro/E进行了凸轮三维实体的精确设计。仿真验证结果表明,凸轮机构的压力角满足设计要求。

摘要：具有纯立方刚度的非线性能量阱因具有宽频吸振能力而受到广泛关注。本文研究了纯立方刚度在实现过程中存在较小偏差时,非线性能量阱(Nonlinear energy sink,NES)的失效情况,定量研究了由于安装误差等导致的正或负线性刚度对非线性能量阱吸振效能的影响。研究结果显示,单自由度吸振器具有一定的误差许可范围,相对而言,吸振器具有负线性刚度时,误差许可范围较大。对于串联两自由度吸振器,随着两级吸振器的正线性刚度的增加,吸振效能均迅速下降,两级吸振器对于负线性刚度的误差许可范围较大,并且,第二级吸振器对于弹性元件拉伸和压缩的许可范围稍大于第一级吸振器。

摘要：为揭示多自由度微陀螺非线性系统中位移反馈项对系统动力学特性的影响规律,探索对非线性的控制方法,以一类四自由度静电驱动微机械陀螺为研究对象,采用多尺度法对微陀螺受控系统在频域和时域中的动力学特性进行了分析。研究发现:时滞量为整周期或半周期时反馈增益可有效的对系统共振频率进行调节;时滞量为四分之一或四分之三周期时,反馈增益主要影响幅值大小,共振频率基本保持不变;反馈控制参数选取得当可消除非线性引起的多稳态解,增加陀螺的灵敏度稳定性,选取不当会导致系统出现复杂的概周期运动使灵敏度稳定性遭到破坏。

摘要：为了实现柔性并联机器人的高速、高精度控制,基于Hensens&Kostic理论,计入关节非线性摩擦力建立了Lagrange动力学误差模型,测试了补偿前后机器人的单点定位误差。基于机构最大速度和加速度约束条件,分析了S型和常用T型2种速度规划算法下机器人的位置误差和速度性能。仿真结果表明:T型速度规划位置和速度跟踪最大误差为78.1μm和11.4 mm/s,而S型速度规划分别是37.8μm和3.72 mm/s,且2个终止点定位误差仅为8.1μm和8.9μm;速度性能方面,S型速度峰值误差变化最大仅为1.74 mm/s,远小于T型速度规划的6.88 mm/s。可见,在高速下S型速度规划算法保证了较高的位置跟踪精度尤其是定位精度,速度尖峰突变小且整体曲线相对平缓,大幅提高了速度跟踪精度和运动平稳性,更易于实现机器人高速、高精度平稳控制。实验测试了机器人连续运动下定点位置误差,仿真所得位置误差小于实测数据,存在100μm左右的误差,但所得结论一致,验证了仿真分析的有效性。

摘要：针对同时具有被动关节和柔性杆的欠驱动平面机械臂,提出一种简单易行的分段位置控制策略。以2R欠驱动平面柔性机械臂为研究对象,建立机械臂的假设模态动力学模型,分析系统的动力学耦合特性与可控性。通过被动关节处制动器的开闭切换,研究平面柔性机械臂的分段位置控制策略,采用PID方法分别设计各阶段主动、被动关节的控制算法。最后,基于自行开发的欠驱动平面机械臂的试验平台及实时控制系统,完成了2R欠驱动平面柔性机械臂位置控制的试验研究。仿真和试验结果表明,主动关节和被动关节在各阶段都能很好地跟踪目标值,进而实现机械臂的操作任务,验证了所提控制方法的可行性和有效性,以及欠驱动柔性机械臂动力学模型的正确性。

摘要：电动执行机构是控制和驱动阀门的重要装置,被广泛应用于工业自动化的各种控制过程中,能够精确地实现阀门动作控制,是自动化控制环节中一种常用驱动装置。本文在研究国内外电动执行器的设计原理和控制方式基础上,设计了一种电动执行器控制系统。该系统采用CAN总线通信方式,使其更符合当前工厂自动化工程技术网络化的趋势,主控制器采用工业级STC8A8K64S4A12芯片,测量部分采用增量式光电编码器。软件部分实现了模糊参数自适应调整、模块化专家系统故障诊断及保护等功能。经调试和运行测试,系统性能稳定、参数易配置、执行误差≤0.5%,能够满足工业现场自动化控制的需求。

摘要：本文研究了氧化铁(α-Fe2O3)薄膜光阳极的合成及其光电催化分解水产氧的性能.在合成氧化铁过程中,采用原位和非原位方式引入钼酸根离子,调控氧化铁薄膜的生长模式和表面特性.实验发现原位引入钼酸根离子会显著影响氧化铁薄膜的形貌以及厚度.而非原位表面修饰钼酸根离子则会保持氧化铁的纳米棒形貌,并有效提高其光电催化分解水的性能.文章通过紫外-可见吸收光谱,透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM),莫特-肖特基测试(M-S),电化学阻抗(EIS)以及光电催化性能测试等手段对材料的结构和性能进行了研究.

摘要：为考虑腰椎间盘流固耦合作用,基于Biot理论建立了正常人体腰椎间盘L3~L4节段的有限元模型,分析了椎间盘在不同轴向压缩载荷及复合载荷作用下的力学响应,得到了椎间盘不同部分的压力、应力分布规律和比较曲线。结果表明:轴向正压时,外层纤维环压力约为内层的15%,外层最大应力约为髓核应力的4.3倍;椎间盘各部分所受压力随载荷增大近似线性增加,且增加的速率基本相同;应力随载荷增加而增大的速率不同,外层纤维环应力增加最为明显。轴向压缩与扭转载荷组合作用时,纤维环整体应力水平最大,最容易被破坏。

摘要：为研究加载条件对腰椎间盘蠕变性能的影响,以新鲜猪腰椎间盘为研究对象,采用非接触式数字图像相关技术,考虑不同压缩应力及加载速率,对椎间盘进行蠕变实验,并建立蠕变本构模型。结果表明:施加压缩应力时,椎间盘蠕变曲线呈指数规律变化;相同加载速率下,蠕变应变随着应力的增大而增大;应力相同时,加载速率越大,蠕变应变越小;利用三参数粘弹模型建立的椎间盘本构方程与实验结果具有较好的相关性,该能够预测椎间盘的蠕变性能。研究结果为临床进一步研究人体椎间盘粘弹特性提供理论基础。