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柔性踝关节外骨骼系统设计与行走控制

柔性踝关节外骨骼系统设计与行走控制

作者：赵留刚重庆理工大学

学位级别：硕士

人口老龄化和医疗资源短缺的背景下,人工辅助老年人行走及运动康复的成本逐渐增加。外骨骼作为可穿戴运动辅助设备,可辅助老年人行走并协助患者康复训练。刚性外骨骼存在柔顺性不足、体积大和携带不便等问题。本文设计了一种柔顺性高、... 详细信息

人口老龄化和医疗资源短缺的背景下,人工辅助老年人行走及运动康复的成本逐渐增加。外骨骼作为可穿戴运动辅助设备,可辅助老年人行走并协助患者康复训练。刚性外骨骼存在柔顺性不足、体积大和携带不便等问题。本文设计了一种柔顺性高、轻量便捷的柔性踝关节外骨骼,旨在辅助人体行走,降低人体能耗,减缓肌肉疲劳,并适用于更广泛的应用场景。首先,基于下肢运动分析,完成了踝关节外骨骼结构设计。分析了人体下肢运动解剖学和行走步态,利用OpenSim仿真分析踝关节运动生物力学特性,得到了关节运动数据。通过踝关节运动机理分析,构建了外骨骼概念系统。提出了外骨骼模块化的设计方案,并设计了一种基于鲍登线驱动的柔性踝关节外骨骼。其次,进行了人机耦合运动分析。建立了踝关节背屈和跖屈的人机耦合模型,分析踝关节与外骨骼的运动关系,获得电机输出力矩与踝关节角度的关系模型。建立人机运动学模型,并基于拉格朗日方程,建立了动力学模型。为外骨骼控制系统设计奠定了理论基础。随后,搭建了外骨骼控制系统。基于IMU的阈值算法实现步态事件检测,包括脚跟触地、平足、脚跟离地和脚趾离地。利用Hermite插值获得了踝关节角度和力矩轨迹函数。基于人机动力学模型设计了外环和内环外骨骼控制策略,外环基于Sigmoid函数实现了变导纳参数自适应控制,以调整踝关节位置误差,内环采用了PID位置控制。为行走控制实验奠定了基础。最后,制作外骨骼原型样机,并进行了人体表面肌电和代谢评估实验。肌电实验显示,腓肠肌和比目鱼肌的肌电信号平均降低率分别为8.32%和9.21%,最大降低率分别为9.32%和10.45%。代谢实验显示,穿戴外骨骼助力时平均减少了2.32%的代谢能耗,最高减少了2.59%的代谢能耗。实验证明了外骨骼在辅助人体行走时具有一定的助力效果。本文基于踝关节运动生物机理设计了柔性踝关节外骨骼。采用了鲍登线驱动,基于IMU实现了步态事件检测,建立了人机动力学模型,并基于模型实现了外骨骼外环变导纳参数自适应控制和内环PID位置控制。外骨骼通过补偿机制分担部分踝关节行走时的肌肉用力,以减少行走做功。通过人体表面肌电和代谢实验评估外骨骼功效,结果验证了系统的有效性,为外骨骼进入临床应用提供了参考。

关键词：踝关节外骨骼柔性驱动步态事件检测导纳控制助力评估

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引信涡轮发电机限速研究

引信涡轮发电机限速研究

作者：郭留金中北大学

学位级别：硕士

废弃酒糟衍生碳材料的制备及其作锂/钠/钾离子电池负极材料的性能研究

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废弃酒糟衍生碳材料的制备及其作锂/钠/钾离子电池负极材料的性能...

作者：杨留超成都大学

学位级别：硕士

储能设备的紧缺推动着社会对于电池行业的关注。在锂离子电池（LIBs）负极方面,生物质碳材料因为其来源广泛,资源丰富性和独特的微观形貌而受到广泛关注。生物质材料通过高温热解制备得到的碳材料通常具有独特的无序结构,这能为锂离子... 详细信息

储能设备的紧缺推动着社会对于电池行业的关注。在锂离子电池（LIBs）负极方面,生物质碳材料因为其来源广泛,资源丰富性和独特的微观形貌而受到广泛关注。生物质材料通过高温热解制备得到的碳材料通常具有独特的无序结构,这能为锂离子的存储提供更多的活性位点,从而使得电池性能提升。且硬碳材料较大的层间距也意味着钠/钾离子的脱嵌过程能够顺利进行,从而保证了电池的循环稳定性。为了进一步探索硬碳材料的储能机理,也为了探索生物质的再利用途径,本文以酿酒副产物酒糟为前驱体,旨在通过简单的工艺手段制备得到具有优异电化学性能的硬碳负极材料,研究如下:（1）利用简便的一步碳化法和水浴法制备了以废弃酒糟为前驱体的具有较大比表面积的多孔碳材料（Lees-C）,并将其作为负极活性材料应用于LIBs当中。利用热重分析仪（TGA）确定材料的最佳煅烧温度为700℃。材料在氢氧化钠水热反应去除Si O的过程中形成丰富的孔径结构,比表面积大幅提升,能达到945.61 m·g,丰富的介孔结构有利于电解液与硬碳的快速润湿,提供快速的离子传输通道。得益于较大的比表面积和丰富的介孔结构,Lees-C作为硬碳负极能为LIBs提供1657.53 m Ah·g的首圈充电比容量(100 m A·g),在2000圈充/放电循环后仍能保持在1200 m Ah·g左右（库伦效率接近99%）的可逆容量,展示出优异的倍率性能和长循环稳定性。（2）基于Lees-C在LIBs的电化学行为,在此基础上对其进性改性。将废弃酒糟经过二步煅烧法和HF溶剂热反应后制备得到的硬碳材料（FO-HCs）作为负极应用于钠离子电池（SIBs）和钾离子电池（PIBs）当中。在钠/钾离子电池中以100 m A g电流密度循环一千圈后容量分别保持为386.5/347.2 m A g,即使在1 A g时,它仍能在循环500圈后提供336.4/216.3 m A g的较高容量,这是因为FO-HCs在微观下为多孔纳米柔片状结构,其独特的孔隙结构为离子传输提供了更多的活性位点。更重要的是,通过密度泛函理论（DFT）计算和原位XPS刻蚀技术表明,F元素的掺杂使得碳层获得了适度的K吸附能力,这不仅有利于减少不可逆的K插入导致的容量损失,并且会在提高离子传播速率的同时,诱导更多的K吸附在碳层缺陷处,从而获得了更高的可逆容量和倍率性能。并进一步通过原位拉曼光谱和XRD图谱证明在FO-HCs中,钾的储存主要可分为高压区域的吸附和低压区域的插层两种行为。因此,本项工作为离子电池提供了一种来源丰富的硬碳负极材料制备方案,同时为硬碳负极的元素掺杂提供了一种简便可行的改性方案。

关键词：酒糟硬碳负极材料锂离子电池钠离子电池钾离子电池

大运河江浙段沿线城市文旅消费水平的时空演化特征与影响路径研究

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大运河江浙段沿线城市文旅消费水平的时空演化特征与影响路径研究

作者：徐留倩扬州大学

学位级别：硕士

《1857-1858年经济学手稿》中的共同体论题:马克思资本范畴诠释的逻辑支点

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河南师范大学学报（哲学社会科学版） 2024年第1期51卷 15-22页

作者：胡伟慕延滨华东师范大学马克思主义学院上海200241

共同体论题是马克思用以撬动资本范畴的重要逻辑支点。在《1857-1858年经济学手稿》中,马克思经由共同体界划出资本之所以成为资本的第二循环,揭露了被物的关系所遮蔽的资本主义社会人与人的关系。这意味着在共同体视域下,马克思主义初... 详细信息

共同体论题是马克思用以撬动资本范畴的重要逻辑支点。在《1857-1858年经济学手稿》中,马克思经由共同体界划出资本之所以成为资本的第二循环,揭露了被物的关系所遮蔽的资本主义社会人与人的关系。这意味着在共同体视域下,马克思主义初步实现了三大统一,即政治经济学研究不同阶段理论的统一、批判资产阶级政治经济学不同理论的统一以及资本范畴历史性与阶级性的统一,这是马克思持续推进政治经济学研究、完善马克思主义政治经济学体系迈出的决定性的一步,也为我们理解当代资本主义发展,特别是资本全球化生成的社会问题提供了科学的路径与指导。

关键词：马克思资本共同体《1857-1858年经济学手稿》

硫酸盐还原菌调控功能纳米金属硫化物制备及其性能研究

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硫酸盐还原菌调控功能纳米金属硫化物制备及其性能研究

作者：赵留辉齐鲁工业大学

学位级别：硕士

微生物在人类生产生活中发挥着重大作用,包括微生物发酵、微生物冶金等。近年来,微生物用于高性能纳米材料的制备由于其安全高效而被大量探索和利用,细菌因其多样性和对极端条件的高适应性而成为制造纳米材料的特别重要的工具。尤其是... 详细信息

微生物在人类生产生活中发挥着重大作用,包括微生物发酵、微生物冶金等。近年来,微生物用于高性能纳米材料的制备由于其安全高效而被大量探索和利用,细菌因其多样性和对极端条件的高适应性而成为制造纳米材料的特别重要的工具。尤其是金属硫化物作为常用的半导体纳米材料常常用于光催化、芬顿降解等方面的研究,其生物合成引起广泛关注,可有效解决其高能耗制备和低回收率等问题。因此,本文利用SRB的生物硫化合成过程与电流氧化反应相结合,提出了简单的一步电化学原位合成法,保持了金属硫化物的高催化性能,探究了其用于污染物降解及有害细菌治理的污水治理应用前景。本论文的主要研究成果如下:1)使用SRB培养液结合电流辅助在铜网表面原位合成了黑色的鳞片状CuS（CuS-Copper Mesh简称CSCM-SRB）。通过SEM和TEM对CSCM-SRB的微观形貌进行表征,发现通过在SRB介质中电解,可在铜网表面形成形状一致、均匀排列的鳞状CuS晶体,且CuS在铜网上的负载含量受电解参数的影响较大,最佳电流条件为电流密度3.75 m A/cm和电流时间900 s。通过XRD、XPS对铜网表面的化学组成及各元素的价态进行分析,证明了正交晶系的CuS在铜网上成功合成。此外,通过有/无SRB体系的电化学合成对比实验发现,SRB的存在及其产生的保外分泌物是在低硫离子浓度下合成CSCM-SRB的必要条件。通过条件优化,CSCM-SRB对亚甲基蓝（MB）的降解效率可达99%以上（120 min）,对***的杀菌效率接近100%（4 min）,反应过程符合准一级动力学模型。进一步对CSCM-SRB开展生物痕迹洗脱实验,通过XPS和FT-IR等分析,证明SRB吸附在CSCM-SRB上产生的有机化合物对CSCM-SRB降解MB的性能有显著促进作用。最后,提出了CSCM-SRB的类芬顿反应机理,通过自由基捕获试验结合EPR表征,证明在类芬顿反应中·O、·OH和O是主要的功能物质。2)为了解决CSCM-SRB添加量较大（1.2 cm/m L）的问题,在CSCM-SRB的制备基础上,通过使用循环伏安扫描（CV）的方法,将CuO掺杂进了CSCM-SRB（CuS/CuO-Copper Mesh简称CSOCM-SRB）。通过XRD、XPS表征,结合多晶衍射环比对,证明了立方晶系的CuO在CSCM-SRB表面成功掺杂。通过SEM和XRD的表征发现,CV各参数的变化对CuS/CuO的形貌和结晶度都有一定的影响,结合CSOCM-SRB类芬顿降解效果,得到最优的CV条件为CV循环10次、电位范围1.3-0.4 V、扫描速度10m V/s。通过对MB的降解效果的对比,证明CSOCM-SRB添加量（0.4 cm/m L）为CSCM-SRB的1/3,而降解效率为CSCM-SRB的4倍（30 min降解99%）。在添加量为0.4 cm/m L的条件下,CSOCM-SRB对***的杀菌率达到100%（4 min）。对CSOCM-SRB生物痕迹洗脱后降解性能的对比,结合FT-IR分析,证明SRB产生的生物大分子有机物质对CSOCM-SRB的性能也具有很强的促进作用。对比生物痕迹洗脱前后以及类芬顿反应前后CSOCM-SRB的XRD和XPS结果,证明生物洗脱会导致CuS与CuO结晶度发生变化,类芬顿反应会导致Cu+与Cu的相对含量发生变化,符合类芬顿反应机理。通过自由基捕获试验结合EPR表征,证明CSOCM-SRB类芬顿反应中,主要的功能物质是·O、·OH和O。最后设计了一种简单的污水处理装置,为实际环境中的应用提供了可能。综上所述,本论文利用SRB特殊的代谢特点,结合电流辅助,开发了一种在铜网上原位合成CuS和CuO的新方法,得到的材料具有高效的类芬顿降解和杀菌效果,并对其合成原理以及类芬顿降解和杀菌的机理进行了研究和解释。通过试验和表征进一步表明了SRB对材料合成的调控作用,以及SRB结合在材料上的大分子有机物对材料性能的影响,推动了SRB调控制备纳米金属硫化物的研究进展,为生物调控合成纳米金属硫化物提供了新思路。

关键词：生物合成硫酸盐还原菌功能纳米材料金属硫化物

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高填方煤矸石边坡的稳定与变形特性研究

高填方煤矸石边坡的稳定与变形特性研究

作者：申留明安徽理工大学

学位级别：硕士

罗马风亦或罗马——布鲁乃列斯基立面形式的历史溯源

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建筑学报 2024年第5期 101-108页

作者：慕启鹏刘颖山东建筑大学建筑城规学院济南250101

针对建筑史著作中对布鲁乃列斯基立面形式是源自古代罗马还是罗马风的不同观点,大量梳理了古罗马建筑的形式范式,并深入探究西方古代至中世纪早期建筑史的演变逻辑,尝试厘清布鲁乃列斯基建筑立面形式中的历史线索,进而相对清晰地揭示出... 详细信息

针对建筑史著作中对布鲁乃列斯基立面形式是源自古代罗马还是罗马风的不同观点,大量梳理了古罗马建筑的形式范式,并深入探究西方古代至中世纪早期建筑史的演变逻辑,尝试厘清布鲁乃列斯基建筑立面形式中的历史线索,进而相对清晰地揭示出其作品中的设计暗语。

关键词：布鲁乃列斯基罗马罗马风文艺复兴立面形式

家庭功能对留守儿童学习自主的影响——核心自我评价和未来取向的链式中介作用

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全球教育展望 2024年第7期53卷 99-111页

作者：曹慕贤杨莹华东师范大学心理与认知科学学院上海200062 华东师范大学上海市心理健康与危机干预重点实验室华东师范大学脑科学与教育创新研究院上海200062

为考察留守儿童家庭功能与核心自我评价、未来取向、学习自主的关系,本研究对1544名留守儿童进行了问卷调查,并采用结构方程模型进行数据分析。结果发现,模型中的家庭功能对学习自主的直接效应不显著,核心自我评价和未来取向在家庭功能... 详细信息

为考察留守儿童家庭功能与核心自我评价、未来取向、学习自主的关系,本研究对1544名留守儿童进行了问卷调查,并采用结构方程模型进行数据分析。结果发现,模型中的家庭功能对学习自主的直接效应不显著,核心自我评价和未来取向在家庭功能对留守儿童学习自主的影响中起链式中介作用。这一结果说明,留守儿童的家庭亲密度和家庭适应性能通过影响其建立积极的核心自我评价来影响其未来取向,进而提升其学习自主性。未来研究和实践在激发留守儿童学习自主性时可考虑通过网络提高亲子间的沟通水平,从而强化留守儿童的家庭功能,或是通过干预研究提升留守儿童的未来取向与核心自我评价水平。

关键词：留守儿童家庭功能学习自主未来取向核心自我评价