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多关节两栖蛙板机器人建模仿真与运动控制

多关节两栖蛙板机器人建模仿真与运动控制

作者：朱中静北京理工大学

学位级别：硕士

仿生两栖机器人以其适应能力强,隐蔽性好的特点,近年来成为机器人研究领域的热点。本文提出一种基于双摆臂运动方式的水陆两栖机器人即蛙板机器人结构的设计方案,该机器人通过模仿青蛙的运动形式实现水陆两栖运动功能,其主要的研究价值... 详细信息

仿生两栖机器人以其适应能力强,隐蔽性好的特点,近年来成为机器人研究领域的热点。本文提出一种基于双摆臂运动方式的水陆两栖机器人即蛙板机器人结构的设计方案,该机器人通过模仿青蛙的运动形式实现水陆两栖运动功能,其主要的研究价值体现在可以在不切换执行机构和更改控制策略的情况下实现水陆两栖运动的统一。机器人在陆地上运动时通过安装在腿臂末端的导向轮与地面产生的摩擦力提供前向的动力,在水下运动时则通过导向轮上方尾鳍的摆动产生推进力,该种驱动方式简单有效,实现了水陆两栖运动的统一。本文针对水陆两栖运动环境下蛙板机器人的系统设计与运动控制问题展开研究,主要研究内容与成果如下:1.针对蛙板机器人腿臂对称摆动,电机往复运动发热严重、尾鳍水下主动控制及水下密封等问题,提出了主动被动两级曲柄滑块传动机构（以下简称主被动曲柄滑块机构）、三关节加导向轮执行机构,并设计了由骨架密封件与关节软套构成的双层密封结构,同时设计了由电源模块、控制器模块、无线通讯模块、执行模块、传感器模块、调试模块组成的机器人电控系统,在上述体系架构的基础上,设计研发了第五代蛙板机器人,并建立了机器人ADAMS仿真验证环境,仿真证明了机器人设计的合理性和适应性。2.针对机器人双腿臂摆动对称性和平稳性的需求,以主被动曲柄滑块机构为研究对象,建立了其运动学模型,采用MATLAB仿真分析了其运动特性,并针对现有主被动曲柄滑块机构摆幅和传动角度较小的缺点,采用Multi Start优化算法对该机构设计进行了优化,有效提高了腿臂机构的运行性能。3.针对地面坡度变化条件下的机器人运动控制问题,建立了相应环境下机器人的运动学及动力学模型,分析了各种环境下速度及推力的关键影响因素,提出了机器人前向速度控制方案,提出了多关节的前进、后退运动方案,实现了坡度变化条件下机器人的稳定运动。4.针对机器人水下运动控制问题,设计了机器人水下推力实验平台。基于Morison公式,建立了机器人水下运动环境中多关节的动力学模型,提出了机器人水下运动环境中最优的运动策略并利用平台进行实验验证,有效指导了机器人水下的运动控制。本文对水陆两栖运动环境下蛙板机器人的系统设计与运动控制问题开展了研究,并对下一代机器人提出改进和优化建议,对未来的工作进行了展望。

关键词：水陆两栖机器人曲柄滑块多关节动力学模型运动学模型

酶放大免疫分析法与高效液相色谱法检测人血浆中丙戊酸浓度比较

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中国新药与临床杂志 2012年第12期31卷 748-751页

作者：周金玉孙增先许静朱中静连云港市第一人民医院临床药学中心江苏连云港222002

目的分析评价酶放大免疫分析法(EMIT)和高效液相色谱法(HPLC)测定人血浆中丙戊酸(VPA)浓度的相关性,为临床监测丙戊酸血药浓度及个体化用药提供参考。方法采用EMIT法和HPLC法同时测定109份血样中丙戊酸的浓度,对测定结果采用双侧配对t... 详细信息

目的分析评价酶放大免疫分析法(EMIT)和高效液相色谱法(HPLC)测定人血浆中丙戊酸(VPA)浓度的相关性,为临床监测丙戊酸血药浓度及个体化用药提供参考。方法采用EMIT法和HPLC法同时测定109份血样中丙戊酸的浓度,对测定结果采用双侧配对t检验比较差异,并绘制散点图和Bland-Altman偏差图,考察两种测定结果的相关性。结果以HPLC法测定结果(X_1)与EMIT法测定结果(Y_1)作线性回归方程如下:Y_1=1.016 6X_1+3.082 7(r_1=0.942,n=109),2种检测方法测定丙戊酸血药浓度相关性良好,当样本浓度100 mg·L^(-1)时,两者差异无显著意义(P=0.596)。Bland-Altman偏差图显示EMIT法测血浆中丙戊酸的浓度较HPLC法偏高。结论 HPLC法和EMIT法测定人血浆中丙戊酸的浓度具有较高的相关性,但均可能存在系统偏差,临床监测丙戊酸的浓度时应予以关注并作相应调整。

关键词：酶放大免疫分析法色谱法高压液相丙戊酸相关性

获全国一等奖的两栖机器人,将更小更轻更智能

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大学生 2017年第5期 92-93页

作者：朱中静张剑青张鲁北京理工大学自动化学院

水陆两栖机器人是机器人研究领域的一个重要内容,北京理工大学自动化学院的同学研制的两栖蛙板智能机器人,比以前同类机器人实现了突破：它实现了水上、陆上两种运动形式的统一。到目前为止,蛙板机器人一共经历了四代的发展,该团队正在... 详细信息

水陆两栖机器人是机器人研究领域的一个重要内容,北京理工大学自动化学院的同学研制的两栖蛙板智能机器人,比以前同类机器人实现了突破：它实现了水上、陆上两种运动形式的统一。到目前为止,蛙板机器人一共经历了四代的发展,该团队正在进行第五代的研制工作。该项目曾获得第十二届、第十三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖（全国共有100余项）。

关键词：课外学术科技水陆两栖全国一等奖北京理工大学自动化学院挑战杯运动形式运动动作环境感知水上

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医疗机器人何以体现“医者仁心”

中国医学伦理学 2024年第9期37卷 1101-1107页

作者：朱世静东南大学人文学院江苏南京211102

医疗机器人何以体现“医者仁心”是医学人工智能发展的重要课题。“医者仁心”的理念由中华民族悠久历史积淀而来,体现医者敬畏生命的道德情感。在中国伦理思想史上,以“仁术”实现“仁心”发生了从政治领域向医疗领域聚焦的演变,凸显... 详细信息

医疗机器人何以体现“医者仁心”是医学人工智能发展的重要课题。“医者仁心”的理念由中华民族悠久历史积淀而来,体现医者敬畏生命的道德情感。在中国伦理思想史上,以“仁术”实现“仁心”发生了从政治领域向医疗领域聚焦的演变,凸显了医疗关乎生命的特殊性和重要性。作为“仁术”的医疗机器人在人机协同和人机交互中承担“医者”的角色和使命,使“医者仁心”具有了智能化的新形态。在“体用论”范式下,医疗机器人体现“医者仁心”需要在其伦理预设中以“仁”为体,以“情”为用。提升情感识别和情感表达能力是医疗机器人发展的重要方向。“医者仁心”内蕴的情感理性价值理念,可以避免人们对工具理性的过度追求、对技术的滥用和对人类医者特质的遗忘。

关键词：医疗机器人医者仁心关系论体用论情感理性

柱形障板条件下声矢量圆阵相位模态域目标方位估计

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声学学报 2024年第2期49卷 274-285页

作者：朱晓春朱中锐张旭时胜国哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

提出了基于横向、纵向和对角排列的声压振速联合处理协方差矩阵构造的相位模态域最小方差无畸变响应(MVDR)目标方位估计方法。该方法利用弹性柱障散射声场模型,根据声矢量圆阵相位模态变换理论,构造声压与不同振速分量的互协方差矩阵,... 详细信息

提出了基于横向、纵向和对角排列的声压振速联合处理协方差矩阵构造的相位模态域最小方差无畸变响应(MVDR)目标方位估计方法。该方法利用弹性柱障散射声场模型,根据声矢量圆阵相位模态变换理论,构造声压与不同振速分量的互协方差矩阵,并进行相加、纵向、横向和对角排列得到扩展互协方差矩阵,将扩展互协方差矩阵分解重构后进行MVDR目标方位估计。理论分析与仿真结果表明,纵向排列互协方差矩阵具有更好的方位估计性能,相加互协方差矩阵具有较低的背景谱,对角和横向排列相对纵向排列较差。水池试验和湖试结果进一步验证了纵向排列互协方差矩阵具有较其他3种方法更好的方位估计性能。

关键词：声矢量圆阵柱障相位模态域声压振速联合处理波达方位估计

井下带式输送机无轨式巡检机器人行走机构研究

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井下带式输送机无轨式巡检机器人行走机构研究

作者：朱善静安徽理工大学

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主特征向量加权的声矢量圆阵波束域多重信号分类测向方法

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声学学报 2024年第1期49卷 49-57页

作者：徐付佳张旭朱晓春时胜国朱中锐哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

为降低声矢量圆阵方位估计方法的计算复杂度,避免声压振速联合处理需选取观测方向的问题,提出了一种主特征向量加权的声矢量圆阵波束域多重信号分类(MUSIC)测向方法。在信号总功率与噪声功率之比最大的优化准则下,求解得到单矢量传感器... 详细信息

为降低声矢量圆阵方位估计方法的计算复杂度,避免声压振速联合处理需选取观测方向的问题,提出了一种主特征向量加权的声矢量圆阵波束域多重信号分类(MUSIC)测向方法。在信号总功率与噪声功率之比最大的优化准则下,求解得到单矢量传感器最优的加权向量,即主特征向量。结合主特征向量设计相应的波束形成矩阵,并从理论上对声矢量圆阵阵元域和波束域MUSIC的目标方位估计方差进行比较。推导了单矢量传感器的大特征值和信号功率、大特征值对应的特征向量和其导向向量之间的关系。通过仿真实验验证了基于主特征向量波束形成矩阵的有效性,所提方法具有较低的计算复杂度和良好的方位估计性能。水池实验数据分析表明,所提方法能够准确估计目标方位。

关键词：声矢量圆阵波束域主特征向量观测方向方位估计

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特发性矮小患儿的眼部生物学参数研究

安徽医科大学学报 2024年 1648-1652+1658页

作者：朱如源王月封利霞刘晓静安徽医科大学第一附属医院儿科安徽医科大学第一附属医院眼科

目的研究特发性矮小(ISS)患儿的眼部生物学参数,并与生长激素缺乏症(GHD)患儿及正常儿童进行比较,探究该群体眼部生物学参数的特点,为ISS患儿视力的筛查及使用生长激素治疗的安全性提供参考依据。方法选取15例5～14岁ISS患儿作为观察... 详细信息

目的研究特发性矮小(ISS)患儿的眼部生物学参数,并与生长激素缺乏症(GHD)患儿及正常儿童进行比较,探究该群体眼部生物学参数的特点,为ISS患儿视力的筛查及使用生长激素治疗的安全性提供参考依据。方法选取15例5～14岁ISS患儿作为观察组,32例GHD患儿作为GHD组,并选取47名进行常规视力筛查的正常身高儿童作为正常对照,所有受试对象均接受眼科检查,包括裸眼视力、眼轴、眼压、角膜曲率、轴率比等参数。研究ISS患儿的眼部生物学参数,比较上述三组儿童视力相关参数的差异,分析影响ISS患儿视力发育的影响因素。结果 ISS轴率比明显大于GHD组及正常儿童,ISS组眼压明显高于GHD组及正常儿童。ISS组的眼轴与GHD组、正常儿童比较,差异无统计学意义(P>0.05),但GHD组眼轴明显短于正常儿童的眼轴。ISS的角膜曲率明显大于正常儿童。ISS组的轴率比与生长激素激发试验的峰值、角膜曲率均呈正相关关系(β=1.052,P<0.05;β=0.004,P<0.05)。结论 ISS患儿可能存在眼压高、近视风险大的问题,较高的生长激素激发试验峰值结果及较大的角膜曲率可能是其近视的高危因素。

关键词：特发性矮小生长激素缺乏症眼轴轴率比眼压角膜曲率

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胰腺浆液性囊腺瘤104例临床诊治分析

中国普通外科杂志 2024年第3期33卷 357-365页

作者：朱中飞毛宽政张佳琛宋彬中国人民解放军海军军医大学第一附属医院肝胆胰外科上海200433 上海理工大学健康科学与工程学院上海200093

背景与目的:胰腺浆液性囊腺瘤(SCN)属于良性疾病,恶变率极低,但该病术前鉴别诊断困难,多需手术切除以排除恶性病变。提高胰腺SCN术前诊断准确性可减少不必要手术,从而规避手术风险与并发症。因此,本研究通过对已行手术切除的胰腺SCN患... 详细信息

背景与目的:胰腺浆液性囊腺瘤(SCN)属于良性疾病,恶变率极低,但该病术前鉴别诊断困难,多需手术切除以排除恶性病变。提高胰腺SCN术前诊断准确性可减少不必要手术,从而规避手术风险与并发症。因此,本研究通过对已行手术切除的胰腺SCN患者的资料分析,探讨胰腺SCN准确诊断的影响因素。方法:回顾性收集2018年6月—2020年12月间中国人民解放军海军军医大学第一附属医院肝胆胰外科行手术切除并经病理证实为胰腺囊性肿瘤的231例患者的临床资料,其中,104例(45.02%)为SCN,127例(54.98%)为非SCN。比较SCN患者与非SCN患者的手术与术后并发症情况;分析SCN患者术前影像学检查价值及干扰术前正确诊断的相关因素。结果:104例SCN患者中,62例(59.62%)在健康体检中发现;77例(74.04%)肿瘤位于胰体尾;术后出现生化漏55例、B级胰瘘3例、A/B级胃排空障碍8例、C级胃排空障碍3例、术后出血1例。127例非SCN患者中,83例(65.35%)在健康体检中发现;103例(81.10%)肿瘤位于胰体尾;术后出现生化漏51例,B级胰瘘1例;A/B级胃排空障碍11例、C级胃排空障碍3例、术后出血1例。SCN患者与非SCN患者的手术方式、术后严重并发症(胰瘘、胃排空障碍及出血)发生率差异均无统计学意义(均P>0.05)。104例SCN患者术前正确诊断率为32.69%(34例),上腹部CT增强正确诊断19例,胰腺MR增强正确诊断15例,其中12例有囊壁强化、19例囊内存在分隔、5例囊内钙化、6例伴有实性成分及3例主胰管扩张。单因素分析提示,辅助检查类型(P=0.012)、囊壁是否强化(P=0.065)、囊内是否有分隔(P=0.002)、囊内是否钙化(P=0.077)、囊内有无实性成分(P=0.019)及主胰管是否扩张(P=0.094)与SCN正确诊断与否有关;多因素分析结果提示,MRI检查(OR=3.619,95%CI=1.274~10.729,P=0.016)与囊内分隔(OR=3.610,95%CI=1.289~10.107,P=0.015)是SCN正确诊断独立影响因素,囊内实性成分(OR=0.334,95%CI=0.107~1.039,P=0.058)与主胰管扩张(OR=0.025,95%CI=0.184~0.042,P=0.025)是排除诊断独立影响因素。结论:胰腺SCN术前正确诊断率较低,手术切除虽无较高的严重并发症发生率,但获益有限。术前联合胰腺MRI增强检查,建立放射学深度学习模型,有条件的可开展超声内镜检查,提高对SCN影像学特点识别能力,有助于提高术前SCN诊断的准确性,改善胰腺SCN手术决策的合理性。

关键词：胰腺肿瘤肿瘤,囊性,黏液性和浆液性诊断显像