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一种新型仿生变胞膝关节外骨骼机器人及其多体运动尺度综合方法研究

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机械工程学报 2023年第5期59卷 142-155页

作者：李照童杨玉维李彬赵磊刘凉马跃刘祺天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学) 天津300384

针对人体步态周期的摆动相与承载相生物力学特征,创新性的提出一种集变胞仿生膝关节外骨骼机器人与具有“J”型轨迹特征运动副人体等效下肢为一体的人-机并联研究原型,在深入解析其变胞运动承载仿生工作机理的基础上,系统提出一种多体... 详细信息

针对人体步态周期的摆动相与承载相生物力学特征,创新性的提出一种集变胞仿生膝关节外骨骼机器人与具有“J”型轨迹特征运动副人体等效下肢为一体的人-机并联研究原型,在深入解析其变胞运动承载仿生工作机理的基础上,系统提出一种多体运动尺度综合方法。该方法首先基于多体运动学,系统构建人-机并联运动学模型;其次针对该外骨骼对其穿戴位置滑移与下肢个体差异的有效几何包容,提出一种新型运动学综合性能评价指标——仿生灵巧包容度;再次将多体运动尺度综合问题归结为一类多目标优化问题;最后计及不同人群的步态差异性,采用压缩粒子群算法,深入开展膝关节外骨骼系统多体运动尺度综合数值仿真。通过仿真数据对比与参数敏感性分析,佐证该膝关节外骨骼机器人所具有的变胞仿生运动学综合性能,以及多体运动尺度综合方法的合理性与有效性,为后续研究原型承载有效性的相关研究,提供理论基础。

关键词：膝关节外骨骼人-机并联研究原型仿生灵巧包容度多体运动学尺度综合

腰部外骨骼机器人多刚-柔体动力学等效逆解方法研究及其性能优化综合

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机械工程学报 2023年

作者：周祖意杨玉维齐文耀龚健超李照童机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学) 天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室

针对减轻腰部运动负载对其疾病防治的重要性，提出一种具有人体生物力学特性的多自由度仿生腰部无动力外骨骼机器人研究原型，继而针对其计及人机共融性的运动承载仿生工作机理的有效实现，深入开展基于多刚-柔体动力学逆解的系统仿生... 详细信息

针对减轻腰部运动负载对其疾病防治的重要性，提出一种具有人体生物力学特性的多自由度仿生腰部无动力外骨骼机器人研究原型，继而针对其计及人机共融性的运动承载仿生工作机理的有效实现，深入开展基于多刚-柔体动力学逆解的系统仿生综合性能优化及其方法研究。首先，基于相关离体生物力学实验数据，构建人体腰椎仿生等效复合刚度力学模型，进而于人体矢状面内搭建人机穿戴并联系统多刚-柔体正动力学模型；其次，旨在腰部外骨骼机器人性能优化综合的有效实现，提出一种新型动力学综合性能评价指标——仿生承载舒适度；再次，相对于柔性逆动力学频域法求解的非因果复杂性，提出一种通过正动力学线性优化迭代逼近多刚-柔体动力学逆解的等效方法，以实现外骨骼机器人穿戴前后人体胸椎运动轨迹的一致性；最后，深入开展人机穿戴并联多刚-柔体系统仿生综合性能优化研究，进而得到外骨骼机器人最优设计参数组。仿真结果表明：外骨骼机器人穿戴前后，在保障人体胸椎在矢状面内弯曲角度轨迹误差极小(4.5×10-6(°))工况下，人体等效受力较穿戴前得到明显改善；优化后的外骨骼机器人穿戴舒适性指标明显提升，从而证明了腰部外骨骼机器人具有较好的动力学仿生综合性能，以及所采用研究方法的合理有效性。同时，优化后的系统设计参数对后续腰部外骨骼机器人物理样机的建造及相关实验的开展具有重要意义。

关键词：腰部无动力外骨骼机器人多刚-柔体正动力学等效逆动力学仿生承载舒适度综合性能优化

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下肢膝关节外骨骼仿生机构运动学研究

天津理工大学学报 2023年第1期39卷 16-21页

作者：郑晓博赵新华杨玉维周祖意齐文耀李照童天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384

针对人体下肢行走时可分为摆动相与承载相的运动承载特征,提出具有运动包容性与承载有效性的下肢膝关节外骨骼仿生欠驱动五杆机构研究原型,运用闭环矢量法对其构建系统运动学模型,在此基础上得到系统速度雅可比矩阵,进而提出一种评价该... 详细信息

针对人体下肢行走时可分为摆动相与承载相的运动承载特征,提出具有运动包容性与承载有效性的下肢膝关节外骨骼仿生欠驱动五杆机构研究原型,运用闭环矢量法对其构建系统运动学模型,在此基础上得到系统速度雅可比矩阵,进而提出一种评价该仿生机构的全局性工作空间灵巧度的新型综合评价指标,并以此为优化目标。在MATLAB 9.0平台上,开展基于运动学模型的系统结构参数数值优化仿真,并结合UG NX 12.0虚拟样机仿真平台,进行仿真结果数据比对,通过误差分析验证了运动学建模的正确性,进而进行数据深入分析,结果表明:优化后的仿生机构相对人体膝关节运动空间而言,具有良好的仿生灵巧包容性,亦表明基于新型综合评价指标下的结构参数优化方法的有效性。

关键词：下肢膝关节外骨骼工作空间灵巧度优化仿真

可用于载人/物绿色爬楼装置爬行系统优化设计

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科技创新与生产力 2023年第10期44卷 97-100页

作者：庞元硕杨玉维郑巨烨耿超群李照童宋宇昊天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学) 天津300384

针对国内外爬楼装置存在的结构复杂、系统稳定性与安全性差等问题,提出了一款可用于载人/物绿色的爬楼装置研究原型,进而围绕装置爬楼的平稳性、安全性、高效性、驱动自适应性等关键问题开展优化研究工作。通过SOLIDWORKS进行了整体结... 详细信息

针对国内外爬楼装置存在的结构复杂、系统稳定性与安全性差等问题,提出了一款可用于载人/物绿色的爬楼装置研究原型,进而围绕装置爬楼的平稳性、安全性、高效性、驱动自适应性等关键问题开展优化研究工作。通过SOLIDWORKS进行了整体结构模块化设计;在ANSYS中对系统的关键零部件进行了有限元分析与有效力学结构优化;利用SOLIDWORKS Motion插件实现了爬楼过程中质心运动轨迹稳定性仿真。分析结果验证了该装置爬行系统的合理有效性。

关键词：爬楼装置行星轮系有限元分析仿真分析

碳中和目标下中国钢铁行业碳减排的资源环境影响

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资源科学 2024年第4期46卷 700-716页

作者：田旭李照令耿涌陈伟上海交通大学国际与公共事务学院、联合国工业发展组织绿色增长联合研究院上海200030 上海大学经济学院上海200444 山东师范大学地理与环境学院济南250358

【目的】钢铁行业是能源终端消费领域碳排放最大的行业,其碳减排与区域的经济社会发展息息相关。识别碳减排措施产生的资源环境影响并揭示区域差异性可为中国钢铁行业实现高质量绿色低碳转型提供支撑。【方法】本文基于自下而上的Asian-... 详细信息

【目的】钢铁行业是能源终端消费领域碳排放最大的行业,其碳减排与区域的经济社会发展息息相关。识别碳减排措施产生的资源环境影响并揭示区域差异性可为中国钢铁行业实现高质量绿色低碳转型提供支撑。【方法】本文基于自下而上的Asian-Pacific Integrated Model(AIM)/Enduse模型建立了反映资源环境经济关联的工厂级中国钢铁行业综合评估模型,预测了2060年不同经济社会发展路径下粗钢需求,重点识别了生产结构调整、减排技术普及、碳政策以及碳中和技术措施产生的资源影响(燃料、焦炭、电力、氢能、废能废热、铁矿石和废钢)和环境影响(CO_(2)、十种大气污染物以及汞),揭示了典型环境排放(CO_(2)、甲烷和汞)的区域差异性及空间格局。【结果】①随着可回收废钢存量增加,短流程的粗钢产量占比将由2020年的10.6%提高到2060年的70%;②在多种减排措施协同作用下,相较于2020年,2060年中国钢铁行业的总能耗将下降70%~76%,燃料消耗减少92%(其中煤炭占比将下降为0,生物质能占比将上升69%,具有还原剂属性的焦炭消耗量将下降90%),CO_(2)排放量将减少89%~91%,但甲烷、有机碳和汞排放增加需引起关注;③在多种减排措施协同作用下,不同粗钢需求路径下钢铁行业省级碳减排差异明显,高粗钢需求情景下呈汞排放增加趋势的省份数量较多。【结论】中国钢铁行业碳减排应加强系统筹划,警惕减排措施产生的环境排放要素间“抵消”影响;钢铁行业高质量绿色低碳转型应充分考虑地区经济社会差异以及资源禀赋承载力。

关键词：钢铁行业减污降碳资源环境影响 AIM模型绿色低碳转型中国

基于Aspen Plus的煤部分气化氢电联产系统模拟

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 475-486页

作者：张泽祎李照志邵应娟钟文琪东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室南京210096

为了提高煤制氢系统的能源利用效率,减少碳排放,构建了4种以煤部分气化为基础的新型氢电联产系统.基于Aspen Plus软件,采用系统效率、制氢效率作为评价标准,对各系统进行模拟与对比分析.结果表明:存在不同氧煤比与碳转化率使得系统效率... 详细信息

为了提高煤制氢系统的能源利用效率,减少碳排放,构建了4种以煤部分气化为基础的新型氢电联产系统.基于Aspen Plus软件,采用系统效率、制氢效率作为评价标准,对各系统进行模拟与对比分析.结果表明:存在不同氧煤比与碳转化率使得系统效率达到最高,系统1~4分别在碳转化率为60%、85%、65%、60%时达到最高系统效率;各系统效率与气化效率随着气化温度的提高,呈先迅速增长后趋于平稳趋势;各系统效率与气化效率随着气化压力的提高,呈先迅速减少后趋于平稳趋势;在氧煤比为0.33,气化压力为2 MPa,气化温度为1000℃工况下系统1~4效率分别为59.12%、66.13%、62.21%和58.57%;采用CO_(2)与O_(2)作为气化剂,且CO_(2)与O_(2)的质量比为4∶1的煤部分气化加压富氧燃烧循环系统(系统2)在各项标准下具有优势,为最佳氢电联产系统.

关键词：煤炭部分气化半焦加压富氧燃烧系统建模热力学分析

《原发性肝癌诊疗指南（2024年版）》解读

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临床肝胆病杂志 2024年第7期 1324-1327页

作者：李照朱继业北京大学人民医院肝胆外科北京大学器官移植研究所北京大学肝癌诊断治疗研究中心

2017年6月国家卫生和计划生育委员会发布了《原发性肝癌诊疗规范（2017年版）》，该规范在肝癌的诊断、分期及治疗方面提出推荐性意见具有重要意义，此后国内外在原发性肝癌研究方面不断出现符合循证医学原则的高级别证据。为此，国家... 详细信息

2017年6月国家卫生和计划生育委员会发布了《原发性肝癌诊疗规范（2017年版）》，该规范在肝癌的诊断、分期及治疗方面提出推荐性意见具有重要意义，此后国内外在原发性肝癌研究方面不断出现符合循证医学原则的高级别证据。为此，国家卫生健康委员会修订更新颁布了《原发性肝癌诊疗指南（2024年版）》，本文对新版指南的更新要点进行解读，以期更好地指导临床。

关键词：肝肿瘤癌,肝细胞肿瘤辅助疗法精准医学诊疗准则

来源：博看期刊

舱外航天服下肢关节阻力矩迟滞特性研究与建模分析

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中国空间科学技术 2024年第1期44卷 65-74页

作者：李照阳戴跃洪王君尧电子科技大学航空航天学院成都611731 飞行器集群智能感知与协同控制四川省重点实验室成都611731

舱外航天服关节阻力矩是评价航天服工效性能以及规划航天员出舱作业任务的重要指标。为研究航天服关节阻力矩的迟滞特性,首先总结了关节阻力矩的产生原因,得到了下肢关节阻力矩与运动角度之间的迟滞关系。其次,采用了Jiles-Atherton模... 详细信息

舱外航天服关节阻力矩是评价航天服工效性能以及规划航天员出舱作业任务的重要指标。为研究航天服关节阻力矩的迟滞特性,首先总结了关节阻力矩的产生原因,得到了下肢关节阻力矩与运动角度之间的迟滞关系。其次,采用了Jiles-Atherton模型去描述关节阻力矩的迟滞特性,同时在实际关节阻力矩数据的基础上,提出了一种模拟退火-粒子群优化算法去辨识Jiles-Atherton模型参数。最后,与改进型粒子群算法相比,所设计的模拟退火-粒子群优化算法收敛速度分别提高了15.58%和10.91%,计算精度提高了29.31%和11.77%,且对未知关节阻力矩预测误差分别减小了10.89%/25.73%和0.96%/22.2%,验证了设计算法的有效性。另外,根据建模误差特点设计了误差补偿函数,所辨识的Jiles-Atherton模型在误差补偿后对未知关节阻力矩预测误差进一步减小了46.49%/10.95%。计算所得模型可为后续舱外航天服关节助力技术研究提供理论依据。

关键词：舱外航天服关节阻力矩迟滞特性 Jiles-Atherton模型模拟退火算法粒子群优化算法

矿物微-纳尺度硫同位素分析及在东营凹陷油气成藏的应用示范

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岩石学报 2024年第1期40卷 313-322页

作者：郝佳龙张刘平李照阳杨蔚林杨挺中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所油气资源研究院重点实验室北京100029 防灾科技学院三河市065201

黄铁矿等硫化物离子探针硫同位素分析已经广泛应用在成矿机理、古环境重建、大气环境硫源示踪及行星演化等研究中。纳米离子探针(CAMECA Nano SIMS 50L)的使用将硫化物硫同位素分析空间分辨率提升到微纳尺度(1μm~100nm),实现了分辨率1~... 详细信息

黄铁矿等硫化物离子探针硫同位素分析已经广泛应用在成矿机理、古环境重建、大气环境硫源示踪及行星演化等研究中。纳米离子探针(CAMECA Nano SIMS 50L)的使用将硫化物硫同位素分析空间分辨率提升到微纳尺度(1μm~100nm),实现了分辨率1~2μm、精度0.5‰(1SD)的硫同位素点分析方法,分辨率100nm、精度1‰的硫同位素图像分析方法。为了进一步优化分析流程拓展纳米离子探针硫同位素的应用,本文系统比较了纳米离子探针微纳尺度硫同位素点分析方法、图像分析方法的各自特点及分析流程;并以东营凹陷北带沙四段黄铁矿为研究对象,联合采用了纳米离子探针硫同位素点分析和硫同位素图像分析手段,对黄铁矿微细结构进行分析,从而揭示了储层中黄铁矿成因及其油气成藏的指示意义。

关键词：纳米离子探针硫同位素空间分辨率东营凹陷同位素图像