摘要：针对当前基于触觉信息的被护理人姿态识别精度低、可识别关节点数少等问题,设计了一种基于多模态数据的被护理人姿态识别方法。首先,采用OptiTrack运动捕捉系统和触觉传感器,采集并构建了包含51人30万帧被护理人姿态和60万张接触压力图像的数据集;然后,将接触压力图像和人体位置热图作为卷积神经网络(CNN)的输入,识别被护理人的关节位置,根据关节位置得到被护理人姿态。实验结果表明:所提出的方法能识别人体的5个关键关节位置,精度达到了90%,满足识别被护理人姿态的实用性要求。

摘要：针对电磁轨道发射过程中电磁热力多物理场强耦合的计算问题,利用毕奥-沙伐定律推导了电枢和轨道的磁感应强度计算公式,建立其三维瞬态电磁场数值模型并进行求解,在此基础上求解发射过程中枢轨的瞬态电磁力。从摩擦系数瞬态变化的角度考虑轨道电阻焦耳热和滑动摩擦热共同对枢轨瞬态温升的影响;从枢轨材料非线性变化及接触压力瞬态特性的角度考虑了枢轨的应力分布情况,从而建立了动态发射状态下的电磁场-温度场-力场的三维强耦合计算模型并同时进行分析。结果表明:枢轨的电流密度、磁感应强度、温升和热应力集中分布在电枢喉部及枢轨接触面区域。强耦合计算能够获取发射过程中的实时物理量参数,为材料进一步设计制造和系统可靠性预测奠定基础。

摘要：基于生物皮肤的触觉感知机理和维拉利效应,以铁镓(Fe-Ga)合金丝为核心传感元件,设计了一种新型的触觉传感单元和柔性触觉传感器阵列,可用于测试机械手的接触力。根据线性压磁方程和电磁学理论,建立了触觉传感单元的接触力检测模型,制作了触觉传感单元和柔性触觉传感器阵列样机,并通过实验对其输出特性进行了验证。结果表明:触觉传感单元在0~3 N范围内,灵敏度为127 mV/N,且动态性能良好。将2个2×2柔性传感器阵列安装于机械手的柔性指节处,夹取具有柱面特征和球面特征的物体,全部触头均接触到目标物体,实现了在智能机械手的曲面装载和精确感知要求。

摘要：探究绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块键合损伤机理、演化规律和状态监测方法是电力电子器件及系统可靠性研究的重要内容之一。首先,理论分析键合损伤及其演化趋势是键合线所受电动力与键合点所受剪切应力协同作用的结果,梳理键合损伤演化的正反馈过程;然后,仿真分析键合线、点的热-力场,定量研究键合损伤及其成因的演化规律,结果表明键合线电动力与键合点剪切应力既是键合损伤及其演化的诱因,又明显受到键合损伤的影响;再后,等效电路分析和试验研究基于栅极电压密勒平台高度和集电极电流的键合电阻监测方法;最后,提出风电IGBT键合电阻在线监测的局限性及关键问题的解决方案,设计在线监测程序,并提出基于键合电阻百分比增量的键合损伤五等级状态评估方法。

摘要：针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)成本函数中权重系数设计繁琐问题,提出一种模型预测磁链控制(MPFC),能够消除成本函数中的权重系数。首先,根据永磁同步电机数学方程建立转矩、磁链及负载角之间数学模型;然后,推导转矩和磁链幅值与定子磁链矢量之间解析关系,将对转矩和定子磁链幅值的控制转化为对定子磁链矢量的控制,从而省略了权重系数的设计过程;最后,在永磁同步电机试验平台上进行算法验证,并与MPTC进行详细对比,结果表明所提出的MPFC能够有效抑制转矩脉动和定子磁链脉动,具有与MPTC最优控制时相当的动静态性能,算法运算量显著降低,验证了所提方法的可行性和有效性。

摘要：传统LED驱动电源中采用电解电容作为储能元件,但电解电容寿命短,限制了整体LED驱动电源的使用寿命。为提高电源寿命,在去除电解电容的基础上,提出一种单级低开关应力电路结构,通过引入由谐振电容与开关管构成的辅助回路,减小开关管开关应力,实现零电压开通,同时反馈漏感能量,提高电源整体效率。分析了该变换器拓扑结构的工作原理,给出模态分析和参数设计方法,试制实验样机验证单级低开关应力无电解电容LED电源的可行性。

摘要：针对特斯拉4680电池,通过建立动态响应参数的电化学热耦合模型,研究其在不同倍率、不同环境温度下的热特性,并进一步分析电池内部的产热机理。研究发现高放电倍率和低温环境加剧了电池内部的温度不均匀性;高倍率放电下,集流体的欧姆产热占有绝对优势,而4680电池全极耳的设计,则有效改善了传统极耳情况下集流体产热过大的问题,降低了电池的内外温差。该研究对评价锂离子电池的热特性及电池组热管理系统的设计具有重要的参考价值。

摘要：基于P300信号的脑机接口技术在康复医疗领域具有广阔的应用前景,但P300信号的诱发方式多为视听刺激诱发,容易导致患者视听疲劳,同时也限制了视听障碍患者的使用。针对这些不足,设计一种基于触觉P300的脑控下肢康复机器人系统,在被试的左右食指处各放置一个振动器,通过调整左右手振动器的刺激间隔、刺激时长及刺激比例让P300信号更容易诱发和区分;利用共空间模式算法和支持向量机对信号进行特征提取和分类。被试通过选择关注左手或右手的振动刺激输出不同指令,从而控制下肢康复机器人进行相应动作。实验证明,被试通过感受振动刺激可以轻松诱发脑电中的P300信号,在不进行P300信号平均叠加的条件下,分类准确率为86.50%,既保证了较高的分类准确率,又缩短了指令输出时间。每位被试均可通过下肢康复系统顺利完成训练任务,证明了该方法的可行性。

摘要：通过脑功能网络分析混合情绪因素对错误记忆的影响,有助于更深入地探索大脑记忆的本质。本研究采用混合情绪性记忆材料设计了迪斯-罗迪格-麦克德莫特(DRM)范式脑电试验,使用不同音乐对三组受试者分别诱发积极、平静和消极情绪,利用标准化低分辨率脑电磁层析成像算法(sLORETA)对采集到的错误记忆脑电信号进行溯源,进而构建皮层脑功能网络并进行分析。结果显示,积极组的错误记忆最多[(83.3±6.8)%],主要激活了大脑前额叶及左颞叶,且激活程度和脑网络连接密度显著大于平静组和消极组;平静组主要激活了大脑的额叶后部及颞叶,脑网络的集团化程度和传递信息的速率大于积极组和消极组;消极组的错误记忆最少[(73.3±2.2)%],主要激活了大脑的前额叶及右颞叶,脑网络连接最稀疏,节点中央化程度显著大于平静组,但脑网络的集团化程度和传递信息的速率小于积极组。结果表明,积极情绪激发大脑调用更多的脑力资源对语义进行编码和联想,增加了错误记忆;消极情绪抑制大脑的活动,阻碍大脑对语义的编码和联想,从而减少了错误记忆。

摘要：针对国家碳减排战略布局及北方居民对清洁采暖的经济性需求,设计了一种光伏、光热、储热一体化供暖系统,并对系统关键组件及设备进行优化配置研究。首先,以光伏、集热器、空气源热泵为主要能量来源,形成多能互补的系统拓扑结构;其次,综合考虑当地收入水平,以系统生命周期碳排放及生命周期费用最小为优化目标,以光伏容量、集热器面积、水箱体积、热泵功率为优化变量,运用Hooke-Jeeves优化算法对系统进行优化;最后,以张家口某地300 m^(2)建筑为例进行系统优化设计。结果表明与电锅炉供暖系统、空气源热泵系统和未优化系统相比,经优化后系统的生命周期费用、碳排放均有显著改善。研究方案具有良好的经济及碳减排性能,可为北方地区清洁供暖提供相应参考。