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关键词： 双足机器人   绳驱动   运动学   动力学   参数辨识  

摘要： 绳驱动机器人因具有高效力传导以及本质柔性的特点而受到广泛关注和应用,但也存在关节耦合、动力学模型复杂和参数辨识困难等问题。为此,针对绳驱动双足机器人,提出了一种基于传感器的整体辨识方法,用关节角度和电流信息克服传统力传感器的弊端,降低双足机器人整体开发的难度。首先,建立完整的绳驱动力学模型,并运用模式识别算法优化生成的激励轨迹;然后,在实物机器人上执行优化后的轨迹,并通过传感器采集关节角度和电流信息;最后,使用具有物理一致性的最小二乘法进行动力学参数估计。采用M02型绳驱动机器人双足部分进行动力学参数辨识试验,并将所提方法辨识得到的预测结果与实际结果进行了对比。试验结果表明,预测力矩和实际力矩之间的相对误差最小可以达到13.36%。这说明所提出的基于关节角度和电流信息的整体辨识方法可以有效应用在利用绳驱动的双足机器人上。

关键词： 水蛇机器人   仿生机理   蜿蜒运动   运动学模型   动力学建模  

摘要： 随着水下环境作业需求不断增大,对机器人在极端环境作业、多任务需求等方面提出了更高的要求。为了解决对水下机器人的环境适应性、机动性等高性能需求,亟需设计一种高灵活性的水下蛇形机器人,并对其结构优化及数学建模进行深入研究。因此,基于对生物蛇的仿生机理分析,设计出了一种模块化、可重构多节仿生水蛇机器人结构模型;基于D-H参数法对空间运动波形上各关节运动轨迹、前进速度进行分析,建立运动映射关系;考虑水下运动产生的水阻力和反作用力,建立水动力学模型,结合拉格朗日方程,联合建立了水蛇机器人的等效运动学及动力学模型。基于建立的联合模型,对影响水蛇机器人关节角运动、前进速度等性能的关键参数进行了详细分析。采用蜿蜒步态作为输入参考信号,利用Matlab与ADAMS进行联合仿真验证,结果表明当步态幅值α取0.8 rad、角频率ω取2 rad/s、相邻关节相位差δ取π/3 rad时,机器人呈现一种理想蜿蜒运动步态;同时,利用ADAMS分析了机器人各关节的驱动力矩和功率,结果表明机器人两端关节到中间关节驱动力矩和功率分别从约0.6 N/m增加到14.3 N/m及1.1 N·m/s增加到14.8 N·m/s;最后,搭建了机器人样机实验,对水蛇机器人蜿蜒运动驱动函数及驱动力矩等进行实验验证,实验结果表明水蛇机器人中间关节所需驱动力矩和功率相较两端关节更大,中间关节驱动力矩为两端关节驱动力矩的3.2倍,与仿真结论一致,为水蛇机器人的水下运动提供了理论依据。

关键词： 制动系统   动力学模型   参数差异   摩擦振动   分岔特性  

摘要： 为探究双制动片参数差异对制动系统动力学特性的影响,以双自由度制动片振动模型为基础,建立双制动片制动系统动力学模型。调整两制动片之间参数差异,分析制动片时变振动信号,得到相应相位图、分岔特性图,以此探讨两制动片间参数差异对制动系统稳定性影响,并探究不同制动策略下制动系统的振动特性。结果表明:双制动片参数差异对制动系统动力学特性有明显影响;在制动片之间存在一定质量、摩擦模型参数、制动片径向/切向刚度差异的情况下,制动系统振动呈现混沌特性,可以通过调整双制动片关键参数差异来抑制混沌振动。该研究可以为双制动片系统的制动策略优化与减噪抑振提供一定参考。

关键词： 下肢关节力   Azure Kinect运动捕捉   地面反作用力   肌骨多体动力学   步态  

摘要： 传统的步态分析系统往往操作复杂、便携性差且设备成本高。本研究拟基于Azure Kinect深度视频数据,结合足地接触模型,建立基于Azure Kinect运动捕捉系统的下肢肌骨动力学分析流程。实验采集了10名受试者的深度视频数据,通过预处理获取骨架结构,以此作为肌骨模型输入,计算得到下肢关节角度、关节接触力和地面反作用力,并将其计算结果与传统的Vicon系统获取的运动学和动力学数据进行对比。所计算的下肢关节力和地面反作用力除以每位受试者体重,进行归一化处理。下肢关节角度曲线与Vicon得到的结果强相关(ρ平均值为0.78~0.92),但均方根误差高达5.66°。在下肢关节力预测方面,Azure Kinect模型均方根误差平均值范围为0.44~0.68,而地面反作用力均方根误差平均值范围为0.01~0.09。研究表明,所建立的基于Azure Kinect的肌骨动力学模型能较好地预测下肢关节力和垂直地面反作用力,但在下肢关节角度预测方面还存在一定误差。

关键词： 价值引领   高考   生物试题   新课标卷   学科特征   能力为重   生物学   素养导向  

摘要： 2024年高考新课标卷生物试题强化“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”的多维考查模式,实现从“考知识”向“考能力、考素养”的转变,实现从“解题”向“解决问题”的转变。尤其是对实验能力的考查,涉及实验能力的多个角度,充分体现了生物学的学科特征。

关键词： 复发性流产   子宫动脉血流动力学参数   维生素D   同型半胱氨酸   预测价值  

摘要： 目的分析复发性流产(recurrent spontaneous abortion,RSA)患者子宫动脉血流动力学参数、血清维生素D、同型半胱氨酸(HCY)的表达水平及其对RSA患者再次妊娠流产的预测价值。方法选取2020年9月到2022年9月绵阳市中心医院82例RSA患者作为研究对象,根据再次妊娠结局是否正常分为再次正常组(33例)和再次流产组(49例),选择同期产前检查结果正常孕妇50例为对照组。3组行彩色多普勒超声检查及血清检测,比较3组搏动指数(PI)、收缩期峰值流速/舒张末期峰值流速(S/D)、阻力指数(RI)及血清25(OH)D、HCY水平;采用Logistic回归模型分析RSA发生的影响因素,各个指标和RSA的相关性则采用Pearson相关性法予以分析,受试者工作特征(ROC)曲线分析各指标对RSA的诊断价值。对再次流产组的流产胎儿绒毛组织染色体进行分析,比较绒毛染色体正常组和异常组子宫动脉血流动力学参数及血清25(OH)D、HCY水平。结果再次流产组PI、S/D、RI值、HCY水平高于对照组和再次正常组,血清25(OH)D水平低于对照组和再次正常组,差异有统计学意义(P<0.05)。PI、S/D、RI值与HCY水平上升、25(OH)D水平下降为有RSA史患者再次流产的危险因素(P<0.05)。Pearson相关性分析显示,有RSA史患者再次流产与PI、S/D、RI值及HCY水平呈正相关,与25(OH)D水平呈负相关(P<0.05)。ROC曲线显示,PI、S/D、RI及血清25(OH)D、HCY单独检测的AUC分别为0.827、0.849、0.804、0.834、0.813,联合检测的AUC为0.984,灵敏度为92.7%、特异度为96.0%,诊断价值高于单独检测。再次流产组胎儿绒毛染色体29例存在异常,20例正常;绒毛染色体正常与异常组子宫动脉血流动力学参数、血清25(OH)D、HCY水平比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论RSA患者子宫动脉血流动力学参数PI、S/D、RI值和HCY水平升高,血清维生素D水平下降是有RSA史患者再次流产的危险因素,各指标联合检测对有RSA史患者再次流产有一定预测价值。

关键词： 轧制参数   轧辊-轴承系统   动力学特性   振动   轧制力  

摘要： 改变轧制速度、压下量和轧件尺寸三个轧制参数,在卧式二辊实验轧机上进行复合材料层合板轧制实验。通过加速度传感器和轧制力传感器采集和测量轧辊-轴承系统的动态响应和轧制力,对测试结果进行对比分析,获得压下量、轧制速度和轧件尺寸对轧辊-轴承系统动力学特性的影响规律。结果表明,轧制速度、压下量和轧件尺寸对轧辊-轴承系统的动力学特性有重要影响,其中,轧制速度对轧辊-轴承系统动力学特性影响最大。研究结果对改善轧辊-轴承系统的动力学特性、抑制轧机振动和改善轧件质量具有重要意义。

关键词： 平面解析几何   解题分析   教学建议   高考试题  

摘要： 近五年来,平面解析几何高考试题的题型、题量、分值(及占比)、内容和形式基本保持稳定. 2024年高考平面解析几何试题,呈现考查综合性、突出创新性、贯穿应用性等特点,全面考查学生的必备知识和关键能力.在对2024年高考平面解析几何试题进行解题分析的基础上,提出了平面解析几何专题的高三复习备考建议.

关键词： 电动缸举升机构   正交投影定理   记忆区间   循环最小二乘法  

摘要： 针对电动缸举升伺服机构动力学参数辨识困难的问题,本文提出了一种限定记忆区间的循环最小二乘辨识法,用于机构全行程内非线性模型、扰动参数的辨识拟合.首先,分析了机构完整模型的非线性参数成因,并提出了相应的简化模型;然后,分析了最小二乘法在平均位姿下的参数近似辨识特性,并提出了限定记忆区间的循环最小二乘法;最后,通过构造输入输出信号和选择辨识伺服环路,使得辨识过程不会超过机构的行程范围.实验结果表明:所提辨识法使得正弦速度和位移响应均方根误差相比最小二乘法分别下降了59.3%和84.2%.所提辨识法可给电动缸举升伺服机构的高精度动力学建模,控制器结合观测器的复合控制策略的实现提供参考.

关键词： 瞬态机构   差速机构   参数优化   动力学  

摘要： 针对空间机构对少驱动多输出及快速作动需求,提出了单驱动多翼瞬态差速展开机构,具有瞬态响应、单输入、多输出、过程差速、同步到位的特点;分析了在火工驱动下,机构瞬态运动,机构参数对各曲柄输出到位冲击及机构传动效率的影响;为解决不同输出运动过程中相互干涉问题,实现多输出差速运动、同步到位,确定了上曲柄输出与左曲柄输出运动角位移约束条件,同时,以降低火工驱动下各曲柄输出到位角速度与提高展开机构整体传动效率为优化指标,对差速展开机构进行参数多目标优化;分析并求解了优化后的展开机构动力学特性及各曲柄输出角速度变化,结果显示不同曲柄输出可实现差速同步到位;对比了参数优化前后的机构指标,优化后的机构展开到位时间、到位能量冲击等都有明显改善;搭建了多翼瞬态差速展开机构样机进行实验测试,将实验获得各曲柄输出角速度与所建立动力学模型求解结果进行对比,验证了动力学模型的合理性及机构的可行性。