六维力传感器标定及其在气动柔性手指上应用

提出了一种精密六维力传感器的标定方法。搭建了实验平台,采用移动滑台搭载测力计对传感器施加外力的方式,得到传感器在不同外力情况下各方向力和力矩输出的电压差值,利用数值分析方法对电压差值和外力、力矩大小之间的关系进行分析,获得了电压差值与外力、力矩大小的关系方程,并应用六维力传感器对气动柔性手指进行了夹持力实验研究。实验结果表明,柔性手指指尖夹持力、所受力矩随气压增加而增大,且指根处受力、力矩均小于指尖夹持力及夹持力所产生力矩,为后续柔性机械手的研究提供了科学依据。     

弹性半平面问题的变形扰动磁场

为计算机械应力引起的扰动磁场,从磁弹性问题的线性理论出发,导出了结构变形引起的扰动磁场的定解方程和边界条件．采用傅里叶变换方法对受集中力作用半平面问题的变形扰动磁场进行了求解,并对空气中的扰动磁场强度分布及量级进行了讨论．结果表明,空气中扰动磁场的法向强度和切向强度分布特征明显不同,法向强度关于力作用点对称分布,并且在力作用点处达到最大,而切向强度关于力作用点反对称分布,并且在力作用点处有突变;地磁环境下,磁场对位移的影响可以忽略不计;扰动场强与外力成正比．     

一种新的计算三指机器人柔性手抓取力的方法

本文在柔性手与操作体点接触的基础上,采用旋量方法表示手指对操作体的作用力,并提出了判断手指抓取位置能平衡任意外力的条件。在指端的法向作用力满足单向性条件及切向作用力满足摩擦条件的前提下,给出了一种求解柔性手抓取力的行之有效的方法。     

考虑群效应的土–建筑群动力相互作用参数分析

随着城镇化的快速发展,大量密集的建筑群体在各大城市和小城镇中不断涌现。土与建筑群的动力相互作用不同于单个结构与土的动力相互作用,研究土与建筑群动力相互作用对上部结构响应的影响规律,使研究结果能够用于考虑群效应的上部结构抗震设计。提出土与建筑群动力相互作用的群效应概念,并在已完成的土与建筑群动力相互作用振动台试验基础上,采用有限元方法研究群效应对结构动力响应的影响规律。此有限元模型采用了Davidenkov地基模型模拟土体的动力非线性特性。采用试验数据验证此有限元模型,开展了土与建筑群动力相互作用的群效应分析,研究土体特性、建筑物净距和建筑物数量对群相互作用的影响。最后,针对位移的响应规律,进行了土与建筑群动力相互作用的群效应机理分析。全面总结了土与建筑群动力相互作用的群效应规律和参数影响,结果如下:在地震作用下,建筑群中结构位置不同反应不同,表现出动力相互作用的群效应。与单个结构相比,群相互作用使得结构的加速度减少,速度则有时增大、有时减小,与输入的地震波特性和结构位置相关。而中间建筑位移反应减少,沿振动方向结构的位移增大,建筑群中远离中间建筑的周边建筑位移反应最大。位移的群效应影响系数的绝对最大值达到770.794%。建筑群数量是影响群效应的最显著的因素。土–建筑群动力相互作用随着结构间距的增大,影响不断减弱,当建筑物净距大于建筑物基础平面尺寸的1.32倍时,群效应相对较弱。由以上结果可知,土与建筑群动力相互作用对上部结构动力响应影响较大,在上部结构抗震设计时,不能忽略土与建筑群动力相互作用的群效应。     

磁悬浮人工髋关节的模型设计及其磁力计算

磁悬浮人工髋关节是一个全新的概念,提出了理想的磁悬浮人工髋关节模型的磁悬浮力应满足的理论要求———悬浮台阶曲线,另一方面为了验证磁悬浮人工髋关节研制的可行性,辅助其设计,需要进行磁力计算。介绍了永磁体磁场有限元计算的基本理论,并着重介绍了其中的矢量磁位法。大型通用有限元计算软件ANSYS正是基于这些理论来计算磁场及相关物理量。通过具体实例,验证了ANSYS磁力计算的有效性,并借助ANSYS这一方便有效的工具完成了磁悬浮人工髋关节的设计和其磁悬浮力的计算,总结了一些具有意义的经验和规律。     

力扰动对无传感器电磁轴承位移解调的影响

为了研究外力扰动对无传感器电磁轴承位移解调的影响机制,从电流型恒频开关功率放大器的调制原理出发,利用傅里叶级数、雅可比-安格尔恒等式、第一类贝塞尔函数等数学工具,在时域和频域内分析力扰动对电流纹波信号幅频特性的影响.理论分析表明,力扰动所引发的时变占空比会使电流纹波的开关频率处的谱线附近产生无数边频分量,各边频分量的幅值由第一类贝塞尔函数确定,边频分量间的频率间隔取决于占空比的变化频率.在电磁轴承系统平台进行相关实验,实验结果证明了理论分析的正确性.     

用分向传播法计算刚架的强迫振动

“建筑结构”1980年第6期发表的“刚架强迫振动计算”(以下简称[1]文),是手算这类问题的较简捷之法,曾被实际工作者所采用。本文是应一些设计工作者的需要,在[1]文之基础上作了若干改进。本文用了不均衡力(力矩,侧力)与形变分向(按不同方向)传播之技巧,使计算所需之动力形变传播系数,动力修正弹性常数之计算工作量均可减少一半。文内导有横梁两端动力水平力与两端动力变位之关系式以及横梁及柱端之动力修正固定端力矩,动力修正固定端水平力等公式。     

机器人多指手的优化抓取力计算

由于机器人灵巧手与物体接触所产生的摩擦力约束为非线性约束,导致实时计算手指抓取力受到了极大的限制。提出了一种计算多指手优化抓取力的通用方法,其关键是利用拉格朗日乘子法,通过自动调节各手指法向接触力的权值系数来获得满足非线性摩擦锥约束的初始抓取力,并结合梯度流的方法对初始抓取力进行优化。对于任意的干扰外力,在满足抓取稳定性的情况下,可快速地计算出各手指的优化抓取力。仿真结果证明了该方法的有效性。     

浅谈大型机力塔水雾漂滴、噪音防治及塔群效应的解决措施

机力通风冷却塔与自然通风冷却塔的冷却机理是一样的，它们只是在通风形式上有所不同。机力通风冷却塔依靠电动机、风机的动力来满足冷却所需要的风量。随着机力通风冷却塔的发展，其为大中型燃煤电厂冷却构筑物的选用提供了更多选择，但业内对大型机力通风冷却塔在实际应用中，在水雾漂滴、噪音防治及塔群效应等方面有一定的担忧。     

下肢假肢穿戴者跑动步态识别方法

提出基于粒子群（PSO）优化支持向量机（SVM）的下肢假肢穿戴者跑动步态识别方法.将假肢接受腔装配的肌电（EMG）传感器、加速度计和足底的压力传感器采集的假肢穿戴者跑动运动信息进行去噪预处理,对应提取加速度的偏度、均值与肌电信号均方根多个特征参数作归一化处理,结合双下肢足底压力信息组成多维特征向量,作为SVM的输入,解决了单一特征识别步态的低准确率问题.利用PSO优化分类模型参数,建立基于SVM的次序二叉树分类模型对跑动步态进行辨识.与传统BP神经网络的步态识别方法对比表明,利用PSO优化SVM方法能够将跑动步态识别率提高到92.78%,优于SVM和BP神经网络.     

Analysis of Human Joint Forces in Standing Posture

Using the software Anybody Modeling System, a human static-standing musculoskel etal model based on inverse dynamics is presented, which are defined as segm ents, muscles and joints as elements. Simulation is based on data obtained from experiments using motion capture system VICON and force plate AMTI. In the model AnyBody Modeling System is introduced to help solve the redundancy problem and obtain results of muscle activities, muscle forces and joint forces. From the mo del, hip and knee joint forces cou...     

一种激振力不可测量情况下识别振动参数的方法

本文将工程结构所受到的由其所处环境和自身工况所决定的激振力称为自然激振力。当自然激振力不可测量时,本文提出将自然激振力的数学表达式作为先验知识,以实现激振力不可测量情况下的参数识别。作为方法的应用实例,讨论了补充激振力为脉冲情况下的模态参数识别方法。     

髋臼力和肌肉力对股骨有限元分析结果的影响

建立基于CT影像的股骨有限元模型,研究髋臼力和各个肌肉力对有限元分析结果的影响.对于完整股骨模型(模型I),施加髋臼力和各种肌肉力并计算.对于股骨近端模型(模型II),施加相同大小不同作用面积的髋臼力并计算.通过对计算结果的分析表明,臀中肌肌肉力对股骨内应力分布影响最大;髋臼力的作用面积越大,模型各单元应力越小,施加载荷位置的单元此趋势尤为明显.可以为大量个体化有限元计算预测股骨强度提供载荷简化的主要依据.     

材料力学中内力图的直接画法

介绍了一种关于材料力学中轴力、扭矩、剪力和弯矩等内力图的直接画法,建立了内力的增减与外力方向之间的关系.该方法在实际教学过程中为广大学生所接受,取得了良好的教学效果.     

光弹性方法在结构内力分析中的应用

采用光弹性方法研究结构应力的分布,是通过在受弯构件的内力、外力与等差线条纹级决之间建立起数学模型,利用光测实验手段,确定构件的内力．这种光弹实验的方法对复杂结构进行内力分析优势尤为突出,其方法简单、结果准确,有显著的实际意义．     

一种辅助踝髋关节的柔性可穿戴步行辅助机器人的设计与分析

针对传统的外骨骼机器人存在的柔顺性差、穿戴舒适性差等问题,设计了一种可以为踝髋关节提供辅助的可穿戴机器人.该机器人由踝关节驱动系统、髋关节驱动系统、传递系统和绑带系统组成.通过对踝髋关节的受力分析表明,在穿戴者步态周期的0%～60%范围内该机器人可以为踝关节和髋关节提供约200 N和222 N的峰值力,进而可以为穿戴者的脚踝弯曲和髋关节伸展提供帮助.该研究成果可为外骨骼步行辅助机器人的设计提供理论依据.     

自行车骑行过程中脚踏力的分析

本文提出了把在骑行过程中的脚踏力分解为直接由纯关节力矩而产生的肌肉分量和由重量与惯性力的作用产生的非肌肉分量的分析方法．在平面关节运动和关节力矩给定条件下，利用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｅｕｌｅｒ系统中的动力学方程求解两个分量．通过在３个不同转速下承受普通载荷的自行车脚踏力的分析为例来说明脚踏力的分解方法．主要的结果是：非肌肉力分量的大小随转速增加而增加，肌肉力分量的大小基本保持相对恒定．     

基于子结构的内力约束连续体拓扑优化

通过拓扑优化可以得到传力路径,不同传力路径对应不同内力载荷。如果将内力载荷作为目标或约束进行拓扑优化,可以得到满足不同需求的传力路径,为拓扑优化的发展提供新思路和新方法。为了得到不同内力载荷需求的传力路径,基于子结构法将结构分开使内力暴露出来。以结构质量最小为目标,以内力为约束建立拓扑优化模型,基于独立、连续、映射( independent, continuous, mapping, ICM)方法和单位载荷法将内力显式化,通过累加获得需要控制的传力路径上的内力,通过迭代调整2个路径上的内力使其比值达到一个稳定的值,从而获得满足内力约束的传力路径。算例表明：不同的内力约束可以得到不同的传力路径。     

任意垂直荷载作用下带直线段水平圆弧曲梁的内力计算

利用力法原理建立了带直线段水平圆弧曲梁在单位垂直荷载作用下的内力影响线方程，利用叠加原理可用于计算任意垂直集中荷载作用下的曲梁内力、及任意垂直分布荷载作用下曲梁内力的近似计算。     

采动区钢框架结构柱脚的内力变化规律

以煤矿采动区采动过程地表的动态变形规律为基础,采用有限元软件模拟了地表钢框架结构柱脚在整个地表动态变形过程中的内力变化规律.分析了柱脚内力与地表变形之间的关系及其柱脚最大内力值对应的地表位置,并将地表变形引起的框架结构柱脚附加内力和初始内力值进行对比,结果表明抗采动钢框架结构柱脚设计应当考虑附加内力的影响.