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双腿轮式机器人运动控制研究

工程科学与技术 2024年

作者：余坼操马心知朱学军杨旭东赖惠鸽杨爱迪安徽飞迪航空科技有限公司宁夏大学机械工程学院

双腿轮式机器人兼具足式和轮式机器人的高速高效性和灵活性，但该类机器人的运动控制高度依赖于精确的动力学模型，同时具有欠驱动、强耦合、非线性等控制难点，导致机器人难以实现运动控制和自平衡控制。首先，针对双腿轮式机器人依赖... 详细信息

双腿轮式机器人兼具足式和轮式机器人的高速高效性和灵活性，但该类机器人的运动控制高度依赖于精确的动力学模型，同时具有欠驱动、强耦合、非线性等控制难点，导致机器人难以实现运动控制和自平衡控制。首先，针对双腿轮式机器人依赖于高精度动力学模型的问题，本文基于分布式模型的动力学关系，分别建立了躯干子系统、腿轮子系统的动力学模型，保留了机器人的所有动力学特性，构造出以腿轮末端输出力矩为控制目标的力矩解算器。然后，基于分布式动力学模型提出一种全身力矩控制框架，以实现机器人的运动控制和动态平衡。为提高双腿轮式机器人的运动性能，提出多运动模式的规划方法，并基于全身力矩控制系统实现。在MATLAB中搭建出双腿轮式机器人仿真实验平台，设置了两种行走实验方案和三种不同跳跃高度的仿真实验，其行走速度误差不超过0.09m/s，跳跃高度误差不超过0.02m，证明了控制系统的可行性；最后搭建出物理实验平台，并进行了机器人多运动模式试验。试验结果表明：该机器人能够顺利完成运动控制作业，其躯干高度误差不超过3.38mm，俯仰角误差不超过0.04rad，验证了分布式全身动力学建模的正确性以及全身力矩控制系统的有效性，为双腿轮式机器人运动控制研究提供有效参考依据。

关键词：双腿轮式机器人分布式模型力矩控制运动控制

针刺联合肌内效贴治疗肩峰下疼痛综合征的临床疗效观察

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内蒙古中医药 2024年第4期43卷 92-94页

作者：叶华韵张心知黄巧云方烨花王正飞苏州大学附属常熟医院常熟市第一人民医院康复医学科江苏苏州215500

目的:探讨针刺联合肌内效贴治疗肩峰下疼痛综合征的临床疗效。方法:2019年1月至2022年12月,选取60例肩峰下疼痛综合征的患者,随机分为观察组(30例)和对照组(30例)。观察组予针刺治疗,取针后予肌内效贴贴扎肩关节周围肌群。对照组予前入... 详细信息

目的:探讨针刺联合肌内效贴治疗肩峰下疼痛综合征的临床疗效。方法:2019年1月至2022年12月,选取60例肩峰下疼痛综合征的患者,随机分为观察组(30例)和对照组(30例)。观察组予针刺治疗,取针后予肌内效贴贴扎肩关节周围肌群。对照组予前入路肩峰下间隙注射得宝松,对比治疗效果。结果:治疗1周后,对照组VAS评分优于观察组;治疗10次后,观察组VAS评分优于对照组。治疗1周后,两组在Constant-Murley肩关节功能评分方面无明显差异,治疗10次后,观察组Constant-Murley评分优于对照组。治疗后1月内观察组复发率较对照组明显下降。结论:针刺联合肌内效贴能有效减轻肩峰下疼痛综合征患者的疼痛症状、改善其肩关节的综合功能,是一种复发率低且患者容易接受的治疗方法。

关键词：肩峰下疼痛综合征针刺肌内效贴

医用髂静脉支架激光焊接数值模拟及其疲劳性能预测研究

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制造业自动化 2024年第3期46卷 7-11页

作者：石华曾凡艳朱文峰贺心知同济大学机械与能源工程学院上海201804 上海心玮医疗科技股份有限公司上海201419

因其微创伤、再狭窄率低和并发症少,髂静脉支架成为治疗髂静脉狭窄的优选治疗方法,其疲劳性能是该器械研发和注册必须提供的关键参数。该编织类支架的几何外形及激光制造工艺复杂,支架力学性能实际测试系统难以构建。国内外研究学者对... 详细信息

因其微创伤、再狭窄率低和并发症少,髂静脉支架成为治疗髂静脉狭窄的优选治疗方法,其疲劳性能是该器械研发和注册必须提供的关键参数。该编织类支架的几何外形及激光制造工艺复杂,支架力学性能实际测试系统难以构建。国内外研究学者对镍钛合金的激光切割支架的疲劳性能进行了大量研究,而关于焊接工艺对支架疲劳强度的相关研究尚未见报道。运用UG软件建立支架和焊接的三维几何模型,通过有限元法建立支架疲劳分析力学模型,对激光焊接后的髂静脉支架疲劳性能进行预测,揭示激光焊接工艺对支架疲劳寿命的影响。研究结果显示:激光焊接工艺所制造的支架,在植入血管后其最大应力相较于未焊接的支架明显增加,主要原因是激光焊接的焊点较易出现应力集中的点。建立交变应变和平均应变的坐标图,分别对支架进行疲劳寿命判定和支架动态安全系数计算;得出激光焊接后的支架能满足3.8亿次10年的疲劳寿命要求,符合临床应用的要求;但是激光焊接会降低支架的动态安全系数,比未焊接的支架更易发生疲劳断裂。

关键词：髂静脉支架激光焊接疲劳强度有限元法镍钛合金

中国数字经济发展水平综合评价及其对经济增长的影响研究

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中国数字经济发展水平综合评价及其对经济增长的影响研究

作者：董心知浙江工商大学

学位级别：硕士

充分发挥数字经济对经济增长的带动作用,是畅通国际国内“双循环”发展路径的关键抓手,更是实现我国经济高质量发展的重要前提。2020年10月,十九届五中全会中将数字经济提升为国家战略,提出要加快数字化经济发展,进一步推动数字产业化... 详细信息

充分发挥数字经济对经济增长的带动作用,是畅通国际国内“双循环”发展路径的关键抓手,更是实现我国经济高质量发展的重要前提。2020年10月,十九届五中全会中将数字经济提升为国家战略,提出要加快数字化经济发展,进一步推动数字产业化和产业数字化,使得数字经济和实体经济深度融合,促进经济高质量发展。由此可见数字经济已然成为中国经济发展规划的着力点,成为提升国家实力的“新引擎”。评价中国数字经济发展水平并考察其对经济增长的影响机制,有利于及时摸清我国数字经济发展中的短板问题,准确掌握影响我国经济增长的关键因素,进而为提出相应的政策建议以科学指引我国经济发展的方向提供重要依据。据此,本文结合数字经济内涵特征,构建数字经济发展评价指标体系对中国数字经济发展水平进行综合评价,据此展开数字经济对经济增长的影响研究。本文实证研究包括以下方面:第一,基于数字基础设施、融合发展、创新能力、社会效益、电子商务五个维度,构建指标体系,利用PCA-EM模型测算2015-2019年我国各省数字经济发展水平的得分并对其进行评价,借助变异系数分析法和地理探测器对各区域发展差异以及差异产生原因进行了分析;第二,利用耦合协调度模型分析了数字经济发展水平与经济增长之间的关联和协调发展程度,通过空间自相关模型进一步考察各地区间的空间依赖性;第三,构建空间杜宾模型(SDM),分析数字经济影响经济发展的具体因素,借助稳定性检验对模型的稳定性进行考察。研究结果表明,2015-2019年我国数字经济发展呈上升趋势,但上升幅度缓慢,其中数字融合发展和经济基础建设维度评价得分较高,地区间数字经济发展存在较大差异,南部沿海地区内部差异最为明显,导致差异的因素是融合发展与电子商务发展的差异以及各维度的交互作用;中国各省数字经济发展水平与经济增长的耦合协调度存在空间自相关性,说明数字经济与经济增长的关联度存在空间依赖性;数字经济基础设施、融合发展经济增长有显著正向作用,创新能力和电子商务有明显的空间溢出效应。基于此,本文给出建议如下:第一,加大新型数字经济基础设施建设力度;第二,提高自主创新能力;第三,深化产业融合发展;第四,科学发展电子商务。

关键词：数字经济发展水平 PCA-EM模型空间自相关影响机制分析

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双腿轮式机器人自主避障控制系统设计

双腿轮式机器人自主避障控制系统设计

作者：马心知宁夏大学

学位级别：硕士

现有机器人移动平台多为基于轮履或腿的移动结构,轮履机构可以在平整地面高速移动,腿机构可以适应非结构地面,双腿轮式机器人则融合了轮履和腿移动机构的优点,成为自主移动机器人领域的研究热点,解决自主避障问题成为研究和应用的关键... 详细信息

现有机器人移动平台多为基于轮履或腿的移动结构,轮履机构可以在平整地面高速移动,腿机构可以适应非结构地面,双腿轮式机器人则融合了轮履和腿移动机构的优点,成为自主移动机器人领域的研究热点,解决自主避障问题成为研究和应用的关键。双腿轮式机器人可以依靠腿部悬挂在非结构化地面进行移动和跳跃等复杂运动,机器人系统结合了多关节强耦合和多运动模式控制等难点。因此对于如何充分发挥轮履机构运动能力、腿部机构的地形适应能力和上层自主避障系统导航能力,是双腿轮式机器人智能控制需要解决的问题。本文综合分析当前国内外双腿轮式机器人研究现状,主要研究了该类型机器人的机械设计、多运动模式稳定切换控制、视觉SLAM三维环境感知系统、室内动态环境路径规划与自主避障。通过分析国内外现有双腿轮式机器人腿部和机身构型,完成机器人的本体结构设计,基于机械实物平台的物理参数建立分布式框架下的的全身运动学模型,建立以腿轮-机身交互力为末端输出力的全身力矩控制动力学模型;提出以轮腿子系统和机身构成的分布式控制框架,分系统计算虚拟广义力与各关节力矩。最后,设计了融合轮式移动和跳跃规划的多模式运动框架的状态机,成功实现了复杂非结构环境下的轮式移动和跳跃模式的平稳切换。在完成移动平台运动控制算法的基础上,采用基于STM32H7芯片的FreeRTOS实时操作系统,通过串口采集IMU数据并接收树莓派发布的速度、高度和俯仰角命令,同时更新6个关节电机和IMU数据,用参考值和传感器数据运行控制算法计算出6个关节电机力矩,通过CAN通信控制6个关节电机实现平衡运动,本机在FreeRTOS操作系统中给不同任务分配优先级,实现多任务的高效运行。完成双腿轮式机器人机械设计、运动控制、硬件设计和实时操作系统设计的基础上,采用基于ROS软件框架的RGB-D视觉SLAM室内三维环境感知系统,将环境点云地图转换为OctoMap,再通过斜投影原理转换为二维栅格地图,采用成熟的单源最短路径Dijkstra算法进行全局路径规划,采用多目标优化的TEB算法进行局部动态路径规划,成功让双腿轮式机器人拥有了室内动态环境的自主避障能力。本文提出一种双腿轮式机器人全身力矩平衡控制方法,依据分布式控制系统框架搭建了多模式运动控制系统,基于双腿轮式机器人实物平台,进行ROS软件框架下的自主避障控制方法研究,对双腿轮式机器人智能控制技术的发展及应用具有积极推动意义。

关键词：双腿轮式机器人分布式模型 SLAM 路径规划自主避障

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聋校初中语文课堂中教学手语的运用

试题与研究 2023年第7期 176-178页

作者：付心知福建省泉州市特殊教育学校

教学手语是聋校的教学语言之一，是聋校教学内容的重要载体，影响到课堂教学的各个方面，为聋生的学习和成长提供适切的支持；教学手语也是聋校教师的教学基本功之一，专业素养的体现。在初中语文课堂使用教学手语时要注意教育性、准确... 详细信息

教学手语是聋校的教学语言之一，是聋校教学内容的重要载体，影响到课堂教学的各个方面，为聋生的学习和成长提供适切的支持；教学手语也是聋校教师的教学基本功之一，专业素养的体现。在初中语文课堂使用教学手语时要注意教育性、准确性、简明性和形象性的基本原则，在运用策略上则要注意语境的影响，意与声的配合，“国家通用手语”词汇及手势汉语的灵活运用。

关键词：初中语文教学手语聋校教学

电针外关、外劳宫穴联合康复训练治疗缺血性脑卒中后手指屈曲痉挛的疗效观察

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中西医结合心脑血管病杂志 2022年第17期20卷 3232-3234页

作者：张心知常熟市第一人民医院江苏常熟215500

目的观察电针外关、外劳宫穴联合康复训练对缺血性脑卒中手指屈曲痉挛的临床疗效。方法选取2019年10月-2020年12月在常熟市第一人民医院康复科就诊的缺血性脑卒中后手指屈曲挛缩的病人50例,采用随机数字表法分为观察组与对照组,每组25例... 详细信息

目的观察电针外关、外劳宫穴联合康复训练对缺血性脑卒中手指屈曲痉挛的临床疗效。方法选取2019年10月-2020年12月在常熟市第一人民医院康复科就诊的缺血性脑卒中后手指屈曲挛缩的病人50例,采用随机数字表法分为观察组与对照组,每组25例,观察组取患侧外关、外劳宫穴接电针治疗,配合手三里、曲池等穴位针刺,针刺结束行康复训练,对照组单纯行康复训练。治疗前、治疗1个疗程及3个疗程后分别对两组病人进行改良Ashworth量表、Fugl-Meyer评价量表(FMA)、改良Barthel指数量表(ADL)评分。结果两组治疗1个疗程及治疗3个疗程后改良Ashworth评分、FMA评分、ADL评分均较治疗前改善(P<0.01),且观察组治疗1个疗程及治疗3个疗程后改良Ashworth评分、FMA评分、ADL评分均优于对照组(P<0.05)。结论电针外关、外劳宫穴结合康复训练治疗缺血性脑卒中后手指屈曲痉挛,可有效减轻缺血性脑卒中后手痉挛,改善手功能,提高日常生活能力。

关键词：缺血性脑卒中手指屈曲痉挛电针外关穴外劳宫穴康复训练

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融合特征点提取的三维点云配准方法

应用激光 2023年第12期43卷 139-149页

作者：张龙朱学军马心知康文周东熠宁夏大学机械工程学院宁夏银川750021

为了改进传统迭代最近点云配准方法配准精度低,需要较好的初始输入变换矩阵等问题,提出一种基于分块思想结合点云平面拟合提取特征点的改进型点云配准方法。首先,对点云进行分块,结合随机采样一致性定理进行块状点云的平面拟合和特征点... 详细信息

为了改进传统迭代最近点云配准方法配准精度低,需要较好的初始输入变换矩阵等问题,提出一种基于分块思想结合点云平面拟合提取特征点的改进型点云配准方法。首先,对点云进行分块,结合随机采样一致性定理进行块状点云的平面拟合和特征点提取。其次,采用快速点对直方图来描述点云特征,利用采样一致性配准算法进行初始配准,为精配准奠定良好的基础。精配准通过K-D树改进加速迭代最近点算法,实现点云的整体配准。试验结果表明,所提出的点云配准方法在两种测试集上相较于传统最近迭代点方法,在配准精度上提升89.23%和31.45%,相较于其他点云配准方法,提出的方法也有一定的优势。

关键词：图像处理点云配准 ICP算法随机采样一致性算法

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泸水市增强型不透水面指数的时空演变分析

测绘科学 2022年第5期47卷 144-149页

作者：李益敏吴博闻刘师旖李盈盈刘心知云南大学地球科学学院昆明650500 云南省高校国产高分卫星遥感地质工程研究中心昆明650500

针对边境地区的贫困县在我国扶贫攻坚政策的推进和“一带一路”合作倡议的实施下快速发展这一现象,该文以毗临边境的怒江傈僳族州泸水市为研究区,利用增强型不透水面指数(ENDISI)对泸水市2013—2021年不透水面进行了提取并对其时空演变... 详细信息

针对边境地区的贫困县在我国扶贫攻坚政策的推进和“一带一路”合作倡议的实施下快速发展这一现象,该文以毗临边境的怒江傈僳族州泸水市为研究区,利用增强型不透水面指数(ENDISI)对泸水市2013—2021年不透水面进行了提取并对其时空演变进行了分析。结果表明:①ENDISI指数可以较好地实现对高山峡谷地区的不透水面提取;②在2013—2021年,泸水市不透水面共增长了60.18%,实现了较大幅度增长,其下辖各乡镇不透水面均有显著增长;③通过标准差椭圆分析,泸水市不透水面扩张主要沿怒江沿线扩张,且具有明显的方向性。

关键词：不透水面高山峡谷地区增强型不透水面指数(ENDISI) 时序分析