基于动作捕捉系统和JACK软件的坐姿舒适性分析

坐姿舒适度是一个受多种因素影响的复杂概念。目前还没有完善的评价座椅舒适度的方法,现有的评价方法大多是基于单一分析的,缺乏对问题的多方面分析。提出了一种将实际环境中的调查方法与虚拟环境相结合的新方法。首先,利用运动分析鹰眼数字系统捕捉参与者的身体运动动作,得到人体在空间中的点位信息,然后,将运动分析EVaRT软件与西门子Jack软件进行实时连接。利用JACK软件中的TAT报表工具输出数据,并在MATLAB中使用自行开发的程序计算出不同座椅坐姿的关节角度、扭矩和肌力,并完成数据分析。在分析了所有的运动研究结果后,发现两种类型的椅子之间差异变得明显。与此同时,研究肌肉舒适度指数,探索新的坐姿舒适度评价方法。将坐姿舒适度指数法与人体数字模型相结合,可以对坐姿舒适性进行分析,可用于优化人体坐姿的舒适度。     

人体下肢多关节连续运动的肌电预测方法

为了准确捕捉人体下肢关节在不同运动模式下的运动状态，提出一种利用肌电信号进行下肢多关节连续运动预测的方法。采集人体在蹲起运动、膝屈伸运动和上下阶梯运动时的肌电和运动数据进行处理分析，利用肌肉骨骼几何建模软件Opensim建立人体骨骼肌肉仿真模型，并进行逆运动学分析，提取人体下肢关节运动曲线。建立人体下肢在矢状面内的运动与肌电的映射关系，利用麻雀搜索算法优化Elman神经网络，实现对踝、膝和髋关节角度连续变化的预测，与传统的反向传播神经网络、支持向量机回归和Elman神经网络预测结果进行对比。结果表明：利用麻雀搜索算法优化的Elman神经网络在预测下肢关节角度变化中具有更高的精度，且该预测模型在不同运动模式下关节运动预测值与测量值均表现出一定的相关性，相关系数均大于0.89,证明利用肌电信号进行下肢多关节连续运动预测是可行的。     

新型三孔式排骨床架的睡眠舒适性研究

为了进一步提高睡眠质量,自行设计了一种全新的三孔式排骨床架并建立了数学模型。采用主客观实验相结合的方式进行睡眠舒适性评价,测试结果满足性能要求。利用人体压力分布测量系统对三孔式排骨床与普通板床进行科学对比分析,记录两种睡姿下的人体全身压力分布数据,使用MATLAB软件对数据进行深度分析,同时进行主观舒适性问卷调查,统计分析主观舒适性评价数据。数据显示三孔式排骨床相比较普通板床,最大压力降低19.6%,平均压力下降2.4%,接触面积增大5.3%,总压力增大3.3%,人体纵向压力与接触面积分布曲线比较合理,表现为背部、臀部与脚部等骨突部位的接触面积明显增大,局部压力大幅度降低,腰部与腿部获得了足够的支撑,主观舒适评价级别提高两个等级。结果表明：三孔式排骨床架极大地降低了局部压力,增大了全身接触面积,通过分散局部压力,降低了人体骨骼突点的支撑压迫感,改善了局部肌肉的舒适度,纠正了脊柱排列方式。主客观评价实验结果的一致性,验证了三孔式排骨床架的睡眠舒适性,为今后床具设计的舒适性分析提供了新的方法。     

人体运动稳定性边界快速识别及检测的研究

针对人体运动稳定性边界的确认及快速识别的问题,提出一种在多因素共同影响下判断人体运动稳定性边界及快速识别的方法。建立简易人体刚体模型采集运动数据,采用ZMP作为人体运动稳定性判据,并针对受外界干扰的实际情况对其进行改进。分别研究重力、外力、惯性力对人体运动稳定性的影响,再将3种影响因素进行耦合进而达到通过检测传感器运动数据得出在多因素共同影响下的人体运动稳定性边界的目的。     

新型三孔式排骨床架的睡眠舒适性研究（英文）

为了进一步提高睡眠质量,自行设计了一种全新的三孔式排骨床架并建立了数学模型。采用主客观实验相结合的方式进行睡眠舒适性评价,测试结果满足性能要求。利用人体压力分布测量系统对三孔式排骨床与普通板床进行科学对比分析,记录两种睡姿下的人体全身压力分布数据,使用MATLAB软件对数据进行深度分析,同时进行主观舒适性问卷调查,统计分析主观舒适性评价数据。数据显示三孔式排骨床相比较普通板床,最大压力降低19. 6%,平均压力下降2. 4%,接触面积增大5. 3%,总压力增大3. 3%,人体纵向压力与接触面积分布曲线比较合理,表现为背部、臀部与脚部等骨突部位的接触面积明显增大,局部压力大幅度降低,腰部与腿部获得了足够的支撑,主观舒适评价级别提高两个等级。结果表明:三孔式排骨床架极大地降低了局部压力,增大了全身接触面积,通过分散局部压力,降低了人体骨骼突点的支撑压迫感,改善了局部肌肉的舒适度,纠正了脊柱排列方式。主客观评价实验结果的一致性,验证了三孔式排骨床架的睡眠舒适性,为今后床具设计的舒适性分析提供了新的方法。     

人体髋关节助力外骨骼的设计

针对半被动式助力外骨骼系统目前普遍存在的驱动机构结构复杂、控制方案繁琐的问题。根据人体髋关节运动生物力学数据,分析了人体行走过程中髋关节角度-力矩的关系特征,并据此设计了一种新型被动式外骨骼驱动机构。利用ADAMS仿真平台对虚拟样机进行了仿真实验,验证了被动式驱动系统设计方案的可行性。最后对样机进行了测试实验,结果表明:该外骨骼助力器能够实现日常运动中的助力功能。     

CAE在汽车座椅轻量化设计中的应用

以汽车座椅靠背为研究对象，利用材料力学原理分别设计3种不同截面形状的钢制座椅靠背圆钢管，基于Hyper Works有限元软件对3种方案进行静强度模拟分析，运用密度法对新型铝合金座椅骨架进行拓扑优化设计。结果表明：截面为椭圆型的钢管比等截面面积的圆形钢管具有更大的抗弯强度，拓扑优化是一种有效的结构概念设计方法，使铝合金座椅靠背质量减轻16．5％，从结构和材料2方面实现了汽车座精轻量化的目的。     

飞机表面清洗机器人的三维实时仿真及其运动控制的实现

以实验室的五自由度飞机表面清洗机器人为样机,为其搭建一套含三维实时运动仿真的实时控制系统。该系统硬件主要采用CAN卡和Copley的驱动器进行运动控制,软件采用Visual Studio C#对三维软件SolidW orks进行二次开发。利用数据库将运动控制软件和三维仿真软件相结合,实现三维实时仿真。实验表明:该系统在保证精度的前提下,可对机器人下达控制指令的同时通过三维模型反馈其运动的实时位姿,记录其运动数据,从而实现对机器人的实时控制与监控。     

飞机表面清洗机器人的三维实时仿真及其运动控制的实现（英文）

以实验室的五自由度飞机表面清洗机器人为样机,为其搭建一套含三维实时运动仿真的实时控制系统。该系统硬件主要采用CAN卡和Copley的驱动器进行运动控制,软件采用Visual Studio C#对三维软件SolidW orks进行二次开发。利用数据库将运动控制软件和三维仿真软件相结合,实现三维实时仿真。实验表明:该系统在保证精度的前提下,可对机器人下达控制指令的同时通过三维模型反馈其运动的实时位姿,记录其运动数据,从而实现对机器人的实时控制与监控。     

基于ADAMS的摆式剪切机的运动仿真分析

以上下剪刃同时运动剪切轧件的摆式剪切机为研究对象,对其平面机构进行分析,并在CAD系列软件SolidWorks中建立摆式剪切机剪切机构的三维模型,与虚拟样机仿真软件ADAMS相结合,对导入ADAMS中的模型进行运动仿真以分析其动态性能。从仿真结果可以了解摆式剪切机的剪切状况,反应剪切过程中出现的问题,同时验证所设置的驱动条件下剪切机良好的剪切性能,为摆式剪切机的研究提供了依据。     

基于指数增益迭代学习算法的机械臂轨迹跟踪

工业机器人是有着非线性、强耦合以及时变性等特点的复杂动力学系统。针对某公司的六自由度机器人的轨迹跟踪问题,利用拉格朗日法对机器人进行了动力学建模,并提出一种指数增益的迭代学习控制算法以对机器人进行轨迹跟踪,并分析了该方法的收敛性。利用MATLAB软件中的Simulink功能对机器人模型工作轨迹进行仿真,将结果与传统PD型迭代学习算法进行比较,证明了该控制算法的有效性与可用性。     

基于ADAMS的硅片传输机器人轨迹规划及仿真

为了提高硅片传输机器人运动的平滑性,采用5次均匀B样条插值方法进行轨迹规划,并利用两种遗传算法对轨迹进行优化.以硅片传输机器人为研究对象,基于ADAMS软件对机器人进行轨迹仿真分析.结果表明,自适应混合遗传算法与自适应遗传算法相比,具有较好的局部搜索能力,能够得到性能更好的解.获得的轨迹具有脉动连续的特点,有利于提高机器人在运动过程中的轨迹跟踪精度.     

数控机床二轴数控转台动力学仿真与耦合分析

二轴数控转台是五轴联动数控机床的关键部件,文章运用多体动力学理论对摇篮式二轴数控转台的动力学特性进行了研究.首先建立转台的结构仿真模型和动力学模型,然后在理论推导动力学方程和耦合方程的基础之上,借助动力学仿真软件RecurDyn仿真并验证了其动力学性能和耦合作用.在进行耦合分析时,提出了一种将两轴单独运动与同时运动相对比的方法,得出了反映转台在各种运动状态下耦合作用的图形与数据,并提出优化设计的参考建议.     

基于LabVIEW的人体下肢力量动力学数据测试仪设计与研究

提出一种人体下肢力量动力学数据检测方法,研制一种新型下肢力量动力学数据测试仪。测试者在测试仪上做屈伸腿运动,测试仪可以对测试者在运动中产生的下肢力量大小、动作幅度以及动作频率等动力学数据进行采集、分析、动态实时显示和记录保存。建立了人体下肢力量动力学数据测试理论模型,进行了测试仪的软、硬件结构设计,并完成了基于Lab VIEW的下肢力量测试仿真实验。通过实验验证了该测试仪能够较为准确地测试出测试者的下肢力量动力学数据,为人体下肢力量科学有效的运动训练提供了理论和技术等方面的支持。     

基于Johnson转换的非正态过程能力研究

在统计过程控制（SPC）技术中要求质量特征服从正态分布。而在实际生产中，许多稳定的过程不一定满足正态分布的假设。许多学者和质量工程师纷纷提出将非正态数据转变成正态数据的方法，以便使用SPC技术对这些数据进行分析，从而得出合理有效的结论。解决这个问题的一种方法是使用Johnson分布系统对这些非正态数据进行转换。文章提出了一套系统的处理非正态数据并计算其过程能力指数的方法，结合使用Johnson分布系统百分比拟合法，并给出具体的步骤和做法，最后应用该方法对实际案例进行研究，并计算其过程能力指数，与实际相比照，证实了该方法的有效性和实用性。文章用相应的matlab和minitab分析软件来辅助实现这个方法，具有可操作性，可以用于指导生产实践。     

基于群组层次分析法的加工中心采购方案决策

加工中心是制造行业的关键装备,对其采购方案进行决策需要综合考虑多方面影响因素。为使决策结果更加客观可行,将群组层次分析法与模糊评价法相结合,从精度指标、坐标轴、刀库、运动性能、成本五个方面进行分析。首先在yaahp软件中建立评价体系得到指标权重,然后建立模糊评价矩阵确定指标隶属度及指标分值,其次根据方案得分确定最优方案,最后通过一个实例验证了该方法的可行性。     

飞机起落架缓冲机理模型研究

对支柱式起落架缓冲系统进行动力学分析和缓冲器受力分析,建立支柱式起落架的二质量块模型及其动力学方程。并利用动态仿真软件MATLAB中的SIMULINK模块进行运动学仿真,得到缓冲器性能的仿真曲线。仿真曲线与起落架的实际运动曲线相一致,并且起落架的性能指标仿真数据也与试验数据基本吻合,表明了模型的正确性以及基于MATLAB软件的动态仿真是可行的。仿真结果也为起落架的强度分析奠定了基础。     

数控机床可靠性评价方法的研究

根据所获得的数据处理方法的不同,分别采用修正极大似然法和序贯压缩相结合的方法、指数寿命型串联系统的CMSR法、基于信赖方法的数控机床可靠度分析法对数控机床的各子系统进行可靠性评价.评价结果表明:第一种的准确度较第二种更高,表明将数控机床的各个单元看成是成败型较指数型更合理;在数据充分的情况下,采用基于信赖方法的数控机床可靠度分析方法更为合理.     

三自由度船用电梯试验台的设计及仿真

船用电梯在摇摆环境中的位姿变化可以通过船用电梯摇摆台的试验研究来实现。针对船用电梯负荷较大,采用液压驱动方式设计了三自由度船用电梯试验台,利用ANSYS软件对试验台中关键零部件台板进行了有限元分析,分析结果表明设计符合要求。利用Pro/E机构分析模块对试验台进行了运动仿真,得到了各个液压缸的运动参数,为之后的控制系统设计提供了数据支持。     

分形图案设计研究

分形几何提供了描述复杂几何图形的一种方法，是用于研究和处理自然与工程中的不规则图形的工具，将分形理论与计算机应用相结合，用计算机图形学算法来构造形式，可以由简单的方法，得到复杂图案。本文对分形图案设计的方法和原理进行了研究，并给出了将分形图案设计与图像处理软件相结合，特别是与三维建模渲染软件结合的获取空间变换效果的分形图案的图案设计方法。