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关键词： 膝骨关节炎   评估系统   六自由度步态分析   传统评估方法   个体化治疗  

摘要： 背景:膝骨关节炎的传统评估方法是基于患者的临床症状、体格检查和影像学表现做出判断,但是这些方法不能反映膝关节的动力学动态变化,不能多维度反映出膝关节的客观状态。六自由度步态分析系统为膝骨关节炎的严重程度提供了更加客观、更为实用的一种动态评估方法,为不同患者更精准的治疗方案提供了依据,从而优化患者的治疗策略。目的:综述膝骨关节炎的相关评估系统,将六自由度步态分析与传统评估膝骨关节炎严重程度的方法进行比较,探讨六自由度步态分析在指导膝骨关节炎治疗策略制定方面的应用效果。方法:通过计算机检索Google Scholar、PubMed数据库2002年1月至2023年6月发表的相关文献,英文检索词为“knee osteoarthritis,knee osteoarthritis severity,6DOF gait analysis,evaluation methods,WOMAC,KOOS”;中文检索词为“膝骨关节炎,关节炎评估系统,六自由度步态分析”,通过纳入与排除标准,最终选择65篇文献进行归纳总结。结果与结论:①六自由度步态分析提高了评估膝骨关节炎严重程度的准确性,依据该方法制定的治疗方案显著改善了患者的预后;②基于目前的研究发现,在临床实践中应规范六自由度步态分析与传统评估方法的结合,以便客观准确地评估膝骨关节炎,从而更好地选择治疗方案及评估个体化治疗策略的长期有效性。

关键词： 悬索模型   柔索驱动   工作空间   能耗  

摘要： 针对目前大跨度柔索驱动并联机构的研究将悬索简化为直线,导致其工作空间不够准确,该研究在考虑柔索悬垂效应的基础上对工作空间进行研究。首先建立悬链线悬索模型和抛物线悬索模型,通过试验和仿真对比表明,在相同外部条件下,抛物线悬索模型得到的悬索长度比悬链线悬索模型更贴近试验。基于抛物线悬索模型,建立立面柔索驱动并联机构静力学方程,分析了考虑悬索垂度的工作空间和空间各点上的总功率。仿真结果表明,相比于直线悬索模型下的立面柔索驱动并联机构,基于抛物线悬索模型具有拉力条件的工作空间范围减少了12.6%,而移动平台横向运动时的低能耗区域明显小于竖向运动时的低能耗区域。

关键词： 飞射物   三维运动轨迹   刚体运动   龙格库塔法   误差分析  

摘要： 强风环境中飞射物对房屋围护结构的撞击破坏是引发连锁性和区域性灾害的主要原因之一,知悉飞射物在强风中的运动轨迹对于防灾减灾有着重要意义。该文以常见的六自由度飞射物作为研究对象,展示了其三维运动轨迹的理论模型,分别介绍了用于求解模型的改进欧拉法和四阶龙格库塔法,基于新西兰奥克兰大学风洞试验室数据库,对比研究数值算法效果,并分析不同因素对运动轨迹模拟精度的影响。研究发现:采用四阶龙格库塔法模拟运动轨迹更加精准且高效,并且揭示了飞射物飞行能力和外形对模拟误差的影响规律,在此基础上提出了步长取值建议函数。

关键词： 非对称   吸引域   胞映射  

摘要： 本文研究对一种具有双侧非对称约束的单自由度非对称碰撞振动系统进行了深入探讨。首先,对系统进行了无量纲化处理,并详细分析了其周期运动的分岔类型。接着,本研究推导了系统在周期运动条件下的Jacobi矩阵,并运用参数状态空间联合仿真的方法,系统地探究了系统在参数平面(ω),(ω,δ)下的转迁规律及变化参数ω时的动力学行为。此外,本文还研究还关注了系统在状态空间中吸引域的存在现象。This study delves into a single-degree-of-freedom asymmetric impact vibration system with bilateral asymmetric constraints. Initially, the system was subjected to a dimensionless transformation, and a detailed analysis was conducted on its bifurcation types of periodic motions. Subsequently, the Jacobi matrix of the system under periodic motion conditions was derived. Utilizing a combined simulation approach of parameter and state space, a systematic exploration was performed on the transition laws of the system in the parameter plane (ω),(ω,δ)and its dynamic behaviors when varying the parameters ω. Additionally, the study also focused on the existence phenomenon of the attraction basins in the state space of the system.

关键词： 模拟预失真   肖特基二极管   多自由度   邻信道泄漏比  

摘要： 为补偿功率放大器工作在饱和区时带来的幅度增益和幅度相位失真等非线性失真,本文提出了一种基于肖特基二极管的多自由度可调模拟预失真电路。输入信号由该电路的输入端输入,经过四等分威尔金森功分器分为四条支路,每条支路都串联一个基于6个肖特基二极管阵列的反射式非线性电路,再将每个支路的非线性信号合路输出,对后级功放进行线性化。为了增加电路调节的自由度,使每一个肖特基二极管的偏置电压都独立可调。为提高测试的质量和效率,使用自动化测试的方法进行电压调节,可实现更大动态范围的幅度和相位的补偿,同时可以对不同类型的功放进行线性化。基于此原理加工的毫米波(C波段)模拟预失真电路,对中心频率为4.9 GHz的功率放大器进行线性化测试,实验结果表明:该预失真器可以产生约10 dB的增益扩张和约45°的相位压缩,对被测功放的ACLR改善量在13 dBc以上。

关键词： 特征值耦合   动力学特性   转子系统   坎贝尔图  

摘要： 随着大流量涡轮泵的迅速发展,其叶轮尺寸和转速日益增大,导致涡轮泵本身的耦合振动现象凸显。为保持涡轮泵的平稳运行并降低其振动噪声,本文研究了涡轮泵转子系统的耦合动力学特性。首先,基于简化的涡轮泵转子有限元模型进行分析,发现当转子不同阶频率在Campbell图中相互趋近时,接近重合的区域会发生转向和合并两种耦合特征现象。进一步分析发生耦合特征现象时的转子模态,发现互相耦合的不同阶特征模态会相互影响。接着,采用双自由度系统模拟转子耦合特征现象,分析耦合度、阻尼以及陀螺力矩对其特性的影响。最后,分析双自由度系统耦合动力学特性,发现系统发生转向及合并现象时,其动力响应会发生突变,导致系统耦合振动幅值增大,甚至系统失稳。研究成果可为转子系统安全稳定运行提供理论指导。

关键词： 表面肌电信号   手指力   连续估计   深度学习  

摘要： 为了实现基于表面肌电信号的连续手指力估计，本文提出了一种融合ShuffleNetV2基本单元与Vision Transformer结构的新模型，命名为ShuffleVT。为验证该模型的性能，我们采用公开数据集NinaPro，其包含40名健康受试者的sEMG数据和6个自由度的手指力数据。性能评估指标为Pearson相关系数、均方根误差和决定系数。结果显示，ShuffleVT模型的CC、RMSE和R2平均值分别为0.92±0.05、1.27±0.66和0.83±0.10，显著优于ShuffleNetV2、ViT、Transformer和LSTM等四种深度学习模型。该结果展示了ShuffleVT模型在基于表面肌电的连续运动意图估计中的应用潜力。

关键词： 振动系统   模态转换   数值仿真   颤碰运动   等效电路  

摘要： 以一类两自由度含间隙及弹性约束碰撞系统为研究对象,通过数值仿真方法,研究了系统在低频工况下周期运动的区域分布及转迁规律,得出随着激振频率的减小,p/1周期运动发生擦边分岔转迁为(p+1)/1周期运动,当碰撞次数足够大时,系统呈现Chattering-impact特性。随后建立与碰撞系统完全等效的电路模型并进行仿真实验。研究结果表明,建立等效电路产生的结果与数值仿真产生的结果相一致,且等效电路在仿真实验时运算速度更高效,能够实现快速的模态转换及参数调节,使之更加便捷,为非线性动力学的研究提供了一种研究方法。

关键词： 串联惯容系统   简明封闭解   二次式分解法   参数分析   阻尼器布置策略  

摘要： 研究串联型惯容系统多自由度结构随机地震响应的简明封闭解,分析了惯容系统参数及设置位置对结构减震性能的影响。首先,根据串联型惯容系统力学构造图,建立多自由度结构-惯容系统耦合地震动方程。其次,运用二次式分解法推导出建筑结构节点相对于地面的绝对位移、层间节点位移及串联型惯容系统阻尼力等系列响应的0~2阶谱矩的简明封闭解。最后,通过算例,验证所提方法的正确性并研究了惯容系统参数及设置位置对结构减震性能的影响。研究表明,串联型惯容系统对结构层间位移和顶层绝对位移的减震性能具有非一致性特点;在层间位移较大的楼层设置惯容系统的布置策略是经济可行的。本文可为惯容系统实际工程应用提供参考。

关键词： 船舶表面清洗   五自由度机械臂   运动学分析   轨迹规划  

摘要： [目的]为了提高机械臂对船舶表面污损的清洗效率,研究一种五自由度双清洗盘清洗机械臂模型并提出相应的清洗策略。[方法]采用改进型D-H法建立机械臂的运动学模型,并利用蒙特卡洛法对其可达工作空间进行仿真评估;采用7次多项式插值方法拟合各关节的运动曲线,使用K-means算法对二维栅格区域内随机生成的清洗点按距离进行分类,通过蚁群优化(ACO)算法规划出每个清洗盘的最优移动路径。[结果]该模型可达工作空间能够适应不同曲率的船舶表面,各关节的轨迹规划曲线较为平滑,且清洗盘路径规划方法高效。[结论]该机械臂模型具有较强的适应性和较高的清洗效率,可供多清洗盘清洗机械臂的应用设计参考。