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下肢康复训练机器人肌电感知患者主动力矩与按需助力控制方法

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机器人技术与应用 2024年第2期 31-36页

作者：李沛业张小栋周正正祝珂崔玙璠贺琛马瑞西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学陕西省智能机器人重点实验室西安710049 中航创世机器人(西安)有限公司西安710043

现有下肢康复训练机器人主要依赖于预定轨迹跟踪的被动康复模式,难以体现患者在康复训练过程中的主动运动意图,进而完成“人进机退”主动康复训练。本文将肌电信号(EMG)和阻抗控制相结合,提出了一种下肢康复训练机器人肌电感知患者主动... 详细信息

现有下肢康复训练机器人主要依赖于预定轨迹跟踪的被动康复模式,难以体现患者在康复训练过程中的主动运动意图,进而完成“人进机退”主动康复训练。本文将肌电信号(EMG)和阻抗控制相结合,提出了一种下肢康复训练机器人肌电感知患者主动力矩与按需助力控制方法。首先,对中航创世机器人(西安)有限公司的NovoSkeleton下肢康复训练机器人产品(以下简称NovoSkeleton)进行了按需助力控制需求分析,论证了将患者肌电信号用于主动康复控制的优势。其次,用CNN-LSTM网络建立了肌电和下肢主动关节力矩的映射关系,设计并搭建了基于肌电感知患者主动力矩的按需助力控制器。最后,基于NovoSkeleton平台进行了二次开发与实验验证,实验结果表明,本文所提出的肌电感知患者主动力矩与按需助力控制方案有效表达了受试者的主动运动意愿,使机器人的辅助力矩能根据步态做出适应性调整,满足了理想轨迹跟踪和按需助力行走的目标。

关键词：下肢康复机器人主动康复肌电感知关节力矩解码人机交互助力控制

降雨数据时空精度对城市暴雨变异性及频率分析的影响

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水科学进展 2023年第3期34卷 398-408页

作者：庄琦刘曙光周正正同济大学土木工程学院上海200092 中国气象局上海城市气候变化应对重点开放实验室上海200030

提升城市暴雨内涝防治精细化水平是解决城市洪涝问题的关键。采用16种不同时空分辨率的降雨产品,利用暴雨时空异质性评估指标和随机暴雨移置法,在上海地区定量评估降雨数据精度对暴雨事件时空变异性诊断和频率分析的影响。研究发现利用... 详细信息

提升城市暴雨内涝防治精细化水平是解决城市洪涝问题的关键。采用16种不同时空分辨率的降雨产品,利用暴雨时空异质性评估指标和随机暴雨移置法,在上海地区定量评估降雨数据精度对暴雨事件时空变异性诊断和频率分析的影响。研究发现利用低精度降雨数据得到的年最大暴雨序列发生时间延迟、降水量低估,暴雨过程不均匀性提升、空间不均匀性降低;在不同重现期下,降雨数据精度对频率分析结果影响有显著差异,重现期越大,低精度数据带来的低估程度越大;时间精度的影响占主导地位,可达空间精度的5倍。在城市暴雨洪涝研究中有必要采用更高精度的降雨数据,建议与研究区域类似的小型城市地区在防洪设计中使用精度达(12 h、0.05°)或以上的降雨数据。

关键词：城市极端降雨时空分辨率不确定性频率分析 IDF曲线上海

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考虑山洪灾害影响的贝叶斯径流模拟方法

同济大学学报（自然科学版） 2022年第4期50卷 545-554页

作者：梁冀雨刘曙光周正正钟桂辉方琦甄亿位同济大学土木工程学院上海200092

山洪灾害壅高河道水位带来的流量放大作用影响了贝叶斯径流模拟方法在山丘区流域的表现。针对这一问题,以汶川地震后山洪灾害频发的都江堰白沙河流域为研究区域,探究引发流域山洪灾害的临界雨量,引入线性放大系数修正山洪灾害对流量的... 详细信息

山洪灾害壅高河道水位带来的流量放大作用影响了贝叶斯径流模拟方法在山丘区流域的表现。针对这一问题,以汶川地震后山洪灾害频发的都江堰白沙河流域为研究区域,探究引发流域山洪灾害的临界雨量,引入线性放大系数修正山洪灾害对流量的放大作用,耦合一阶自回归残差模型与不同异方差转换函数构建了6种贝叶斯径流模拟方案,利用GR4J模型模拟不同方案下流域出口日径流过程。研究结果表明,临界雨量与线性放大系数能够有效识别、修正山洪灾害对径流的影响,与未考虑山洪灾害影响的贝叶斯径流模拟方案相比,白沙河流域径流模拟结果的准确性、可靠性、精确性指标分别平均提升19%、32%、62%。该方法可在山洪灾害频发流域推广应用,为山丘区流域径流预报提供更为准确的科学依据。

关键词：山洪灾害贝叶斯理论异方差残差模型水文模拟

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极端暴雨下城市地下空间洪涝风险及灾害防控

郑州大学学报（工学版） 2023年第2期44卷 22-29,81页

作者：刘曙光郑伟强周正正庄琦金宇辰张之瑞同济大学土木工程学院上海200092

目前针对流域和城市区域的洪涝防控研究已经取得了丰富的成果,但城市内涝仍然时有发生,城市地下空间遭受洪水入侵的事件频频出现,给城市的可持续发展和居民的生命财产安全带来巨大隐患。首先,结合国内外地下空间洪涝灾害实例,介绍了城... 详细信息

目前针对流域和城市区域的洪涝防控研究已经取得了丰富的成果,但城市内涝仍然时有发生,城市地下空间遭受洪水入侵的事件频频出现,给城市的可持续发展和居民的生命财产安全带来巨大隐患。首先,结合国内外地下空间洪涝灾害实例,介绍了城市地下空间洪涝灾害的基本情况,从水势发展、救援情况、入侵方式和灾损特征等4个方面分析了城市地下空间洪涝灾害的特点,并从致灾因子、承灾体和防灾减灾能力3个方面讨论了城市地下空间洪涝防控所面临的主要科学问题,归纳总结目前存在的难点、痛点与堵点,分析了暴雨频率计算、地下空间属性和防洪非工程措施对洪涝防控的影响。其次,基于对国内外相关研究成果的总结梳理,将目前城市地下空间洪涝防控研究分为依托城市洪涝防控开展的研究和针对地下空间属性开展的研究两类,分别概述了两类研究的现状,并系统总结其优势与不足。最后,对未来城市地下空间洪涝防控的科学研究方向与工程技术热点进行了展望,为可持续发展城市建设和韧性城市建设提供科学参考。

关键词：极端暴雨洪涝风险地下空间灾害防控城镇化

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基于随机暴雨移置方法的城市设计暴雨分析

水科学进展 2020年第4期31卷 583-591页

作者：周正正刘曙光 Daniel B Wright 同济大学水利工程系上海200092 Department of Civil and Environmental Engineering University of WisconsinMadison WI 53706USA

城市地区暴雨洪灾发生频繁,合理计算设计暴雨是解决城市洪涝的重要前提。采用随机暴雨移置方法(Stochastic Storm Transposition,SST),设定暴雨移置区并提取出暴雨目录,通过区域性概率重采样与暴雨空间变换相结合的方式进行降雨频率分析... 详细信息

城市地区暴雨洪灾发生频繁,合理计算设计暴雨是解决城市洪涝的重要前提。采用随机暴雨移置方法(Stochastic Storm Transposition,SST),设定暴雨移置区并提取出暴雨目录,通过区域性概率重采样与暴雨空间变换相结合的方式进行降雨频率分析,估计本地化的极端暴雨频率。以上海地区为例,研究发现暴雨移置区内暴雨分布具有空间异质性,暴雨随机移置概率不均,计算得到的设计暴雨方案包含了降雨时空分布信息,在不同重现期下设计暴雨的时空结构存在变异性,说明传统方法中采用的简化雨型和均一化空间分布假设会增加设计暴雨的不确定性。

关键词：设计暴雨随机暴雨移置法城市流域上海市

山洪对汶川县村镇建筑的破坏特征及影响因素分析

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防灾减灾工程学报 2022年第1期42卷 1-11,23页

作者：甄亿位刘曙光钟桂辉周正正方琦郑伟强梁冀雨同济大学土木工程学院上海200092 联合国环境署-同济大学环境与可持续发展学院上海200092 中国气象局上海城市气候变化应对重点开放实验室上海200092

受“5·12”汶川大地震对地表强烈扰动影响,汶川县近年来山洪灾害频发,对当地村镇房屋造成了严重破坏。汶川县2019年和2020年连续两年发生了“8·20”和“8·17”群发性特大山洪灾害,以两场山洪灾害中部分受损村镇建筑为研究对象,通过... 详细信息

受“5·12”汶川大地震对地表强烈扰动影响,汶川县近年来山洪灾害频发,对当地村镇房屋造成了严重破坏。汶川县2019年和2020年连续两年发生了“8·20”和“8·17”群发性特大山洪灾害,以两场山洪灾害中部分受损村镇建筑为研究对象,通过灾情数据挖掘和典型案例分析,总结了不同结构类型建筑破坏特征、沿河建筑破坏程度空间差异性和建筑遮掩效应等破坏特点以及冲击、冲刷、淤埋、浸泡等破坏方式。根据调研分析,结合山洪破坏特征,对现有建筑破坏等级标准进行改进,提出了山洪灾害下村镇建筑破坏分级标准。应用随机森林算法和统计分析方法,从水深暴露性、选址暴露性、物理脆弱性等方面综合分析了建筑洪灾破坏的主要影响因素及其作用关系。最后基于建筑受灾破坏情况分析,提出了提高山区村镇建筑防洪减灾能力的对策和建议。

关键词：山洪灾害村镇建筑物破坏特征影响因素汶川县

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城镇化对上海市极值降雨时程规律的影响研究

水力发电 2022年第2期48卷 13-18,23页

作者：郑伟强刘曙光周正正同济大学土木工程学院上海200092

基于上海市徐汇站、宝山站1961年~2019年实测降雨数据,主要采用Mann-Kendall检验和小波分析的方法,对年最大1日降雨序列、年最大5日降雨序列的时程变化和多时间尺度变化规律进行分析。结果表明,城镇化使极值降雨量级增大,城郊极值降雨... 详细信息

基于上海市徐汇站、宝山站1961年~2019年实测降雨数据,主要采用Mann-Kendall检验和小波分析的方法,对年最大1日降雨序列、年最大5日降雨序列的时程变化和多时间尺度变化规律进行分析。结果表明,城镇化使极值降雨量级增大,城郊极值降雨量变化趋势存在差异。城镇化对最大1日降雨的影响显著高于最大5日降雨,且影响主要表现在长尺度周期。研究所得结论可以为城镇化背景下极值降雨的时程规律研究提供参考,助力长江三角洲区域一体化建设。

关键词：极值降雨时程变化小波分析影响城镇化上海市

面向产品实现过程与科教融合的机械类本科生人才培养改革与实践

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高教学刊 2022年第13期8卷 129-132页

作者：魏静刘达斌黄聪周正正代加祥张书未重庆大学-辛辛那提大学联合学院重庆400300

针对工程设计图形学、机械原理、机械设计、系统动力学与振动机械类主干课程教学案例相互之间孤立、课程之间的应用软件使用相互独立的实际问题出发,以培养面向企业工程开发的人才需求为教改依据,研究贯穿机械类主干课程的面向产品实现... 详细信息

针对工程设计图形学、机械原理、机械设计、系统动力学与振动机械类主干课程教学案例相互之间孤立、课程之间的应用软件使用相互独立的实际问题出发,以培养面向企业工程开发的人才需求为教改依据,研究贯穿机械类主干课程的面向产品实现过程的工程案例,使学生了解并掌握一流企业在产品实现过程中广泛应用的软件工具、产品开发的流程,并建立课程知识与企业产品开发活动的映射关系,从而明确课程学习的目的;与企业共同建立合作培养学生的机制及实践基地,并与企业导师共同指导学生深入企业完成实际的产品开发,让学生能够通过触摸进行实际感受,从而使学生不但能够明确机械类主干课程在企业产品开发中的地位和作用,增加学生学习的主动性和趣味性。

关键词：机械类专业基础课程产品实现过程工程案例实践基地

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上海城区降雨时空分布变化与暴雨频率分析

水文 2021年第4期41卷 74-80页

作者：庄琦刘曙光周正正同济大学土木工程学院水利工程系上海200092 长江水环境教育部重点实验室上海200092

基于2001~2018年的GPM卫星降雨数据,采用一致性检验、累积距平、滑动平均等方法对上海市多年暴雨时空变化进行分析,同时引入随机暴雨移置法(Stochastic Storm Transposition,SST)进行暴雨频率分析。研究发现上海市降雨年际、月际分布不... 详细信息

基于2001~2018年的GPM卫星降雨数据,采用一致性检验、累积距平、滑动平均等方法对上海市多年暴雨时空变化进行分析,同时引入随机暴雨移置法(Stochastic Storm Transposition,SST)进行暴雨频率分析。研究发现上海市降雨年际、月际分布不均,近20年降雨量、降雨强度有所增加,空间分布上降雨自东南向西北递减,暴雨仍以局部暴雨为主,且降雨城郊分布明显。SST法得到的暴雨频率分析显示,在较大重现期下设计暴雨的空间不均匀性更为显著,包含降雨时空分布信息的设计暴雨方案可为上海地区防洪规划工作提供依据。

关键词：降雨时空分布设计暴雨上海随机暴雨移置