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微创手术机器人主手结构设计与分析

微创手术机器人主手结构设计与分析

作者：牛孝霞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

机器人微创手术凭借其创口小、恢复快、操作精确、医生不易疲劳等优势而逐渐成为外科手术的发展趋势。主手作为微创手术机器人系统中的人机交互设备，是医生直接操作的对象，其性能的优劣直接影响到机器人系统性能。而目前应用较广且技... 详细信息

机器人微创手术凭借其创口小、恢复快、操作精确、医生不易疲劳等优势而逐渐成为外科手术的发展趋势。主手作为微创手术机器人系统中的人机交互设备，是医生直接操作的对象，其性能的优劣直接影响到机器人系统性能。而目前应用较广且技术成熟的主手大都为通用型的进口产品，其价格较为昂贵，相应的技术参数还不能很好的匹配从手机器人相关技术要求，因此有必要研究适用于微创手术机器人的力反馈型主手。本文首先进行主手的总体方案及机械结构设计。根据主手的设计要求及应用环境确定采用串联型异构主手，所设计的主手具有包括夹持自由度在内的八个自由度，腕部机构在经典三自由度结构基础上增加一个冗余自由度以增加姿态调整的灵活性;探讨几种常见的机器人构型，完成主手的构型综合;基于电机和丝传动方案实现力觉反馈，利用配重和电机的反向驱动特性实现主手重力平衡。在此基础上进行主手结构的详细设计;运用解析法分析所设计主手的工作空间，并在满足目标工作空间及灵活性的条件下确定杆件的最终尺寸。所设计主手在满足工作空间的前提下具有开机寻零、限位安全、高灵活性、力反馈及重力平衡等功能。其次，开展主手运动学和动力学建模研究。采用改进的D-H参数法求解主手的正、逆运动学方程;根据笛卡尔空间与关节空间之间的速度映射关系求解主手的雅克比矩阵，定义主手的可操作性，验证主手在目标工作空间内具有较高的灵活度。在比较机器人动力学建模方法的基础上，最终采用拉格朗日法建立主手的动力学模型。计算力雅克比矩阵从而得到各关节的力反馈附加力矩，并结合动力学附加力矩得到关节电机的输出力矩。最后，开展主手的运动仿真及性能测试实验研究。在ADAMS环境中建立主手的虚拟样机并进行仿真实验，将实验结果与基于主手运动学、动力学方程所计算得到的理论结果进行对比，验证主手运动学、动力学模型的正确性;分析动力学中各项所占比重，结合主手实际运动情况简化重力补偿模型。开展主手性能测试实验研究，进行编码器标定、精度测试实验、重力平衡以及力反馈实验来验证所设计主手的操作性能。

关键词：微创手术机器人主手结构设计运动学动力学

应用大豆脲酶处理垃圾焚烧底灰和胶结砂块（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2024年第1期 36-47页

作者：於孝牛徐亦冬东南大学江苏省土木工程材料重点实验室浙大宁波理工学院土木建筑工程学院

目的：大豆脲酶基生物水泥与脲酶菌基生物水泥功能相同，其同样可被应用于环境和土木工程中。由于培养脲酶菌的过程复杂且成本较高，本文提出使用简单且成本相对较低的大豆脲酶，其可诱导碳酸盐沉淀，是一类新型生物水泥。它可被应用于... 详细信息

目的：大豆脲酶基生物水泥与脲酶菌基生物水泥功能相同，其同样可被应用于环境和土木工程中。由于培养脲酶菌的过程复杂且成本较高，本文提出使用简单且成本相对较低的大豆脲酶，其可诱导碳酸盐沉淀，是一类新型生物水泥。它可被应用于污染物中重金属处理和软土地基加固。在处理后的重金属污染物中，可有效降低游离重金属的浓度至安全阀值以下；在胶结后的砂土中，可显著提高其力学性能。创新点：1.大豆脲酶可采用水浸泡法提取；2.根据最佳脲酶活性，确定大豆粉末的最佳浸泡时间和用量；3.根据最佳去除率，确定最佳去除镍离子的配方；4.根据脲酶水解机理和矿物形成的生物化学反应机制，讨论大豆脲酶基生物水泥矿化固结镍离子和胶结砂土的机理和过程。方法：1.通过浸泡大豆粉末，根据最佳脲酶活性确定最佳浸泡时间和掺量（图S3和S4）;2.通过调节尿素掺量、大豆粉末滤液含量和矿化时间，在溶液中镍离子最佳去除率下，确定尿素、镍离子与大豆粉末滤液的最佳质量比（图5a～5c）;3.通过应用最佳质量比下的尿素和大豆粉末滤液，可以有效去除垃圾焚烧底灰中镍离子和提升胶结砂土的力学性能（图6和7）;4.通过大豆脲酶矿化固结镍和钙离子的示意图，揭示大豆脲酶基生物水泥的形成机制和胶结机理（图8）。结论：1.大豆粉末与水混合可以释放大豆脲酶，并溶于水中，可催化分解尿素，引起电导率变化，从而确定脲酶活性；2.大豆粉末的最佳浸泡时间和掺量需要根据不同浸泡时间和掺量与脲酶活性的关系确定；3.尿素、镍离子与大豆粉末滤液的最佳质量比需要根据不同尿素掺量、大豆粉末滤液含量和矿化时间与镍离子去除率关系确定；4.通过应用最佳质量比下的尿素和大豆粉末滤液，可以获得不同镍离子浓度下的去除率和不同胶结次数下的砂土的碳酸钙含量和无侧限抗压强度。

关键词：生物水泥大豆粉末滤液去除率砂土无侧限抗压强度

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SMOTE类算法研究综述

计算机科学与探索 2024年第5期18卷 1135-1159页

作者：王晓霞李雷孝林浩内蒙古工业大学数据科学与应用学院呼和浩特010080 内蒙古自治区基于大数据的软件服务工程技术研究中心呼和浩特010080 天津理工大学计算机科学与工程学院天津300384

合成少数类过采样技术(SMOTE)因能有效处理少数类样本已成为处理不平衡数据的主流方法之一,而且许多SMOTE改进算法已被提出,但目前已有的调研极少考虑到流行的算法级改进方法。因此对现有SMOTE类算法进行更全面的分析与总结。首先详细... 详细信息

合成少数类过采样技术(SMOTE)因能有效处理少数类样本已成为处理不平衡数据的主流方法之一,而且许多SMOTE改进算法已被提出,但目前已有的调研极少考虑到流行的算法级改进方法。因此对现有SMOTE类算法进行更全面的分析与总结。首先详细阐述了SMOTE方法的基本原理,然后主要从数据级、算法级两个层面系统性地梳理分析SMOTE类算法,并介绍数据级和算法级混合改进的新思路。数据级改进是在预处理时通过不同操作删除或添加数据来平衡数据分布;算法级改进不会改变数据分布,主要通过修改或创建算法来加强对少数类样本的关注度。二者相比,数据级方法应用受限更少,算法级改进的算法鲁棒性普遍更高。为了更全面地提供SMOTE类算法的基础研究材料,最后列出常用数据集、评价指标,给出未来可能尝试进行的研究思路,以更好地应对不平衡数据问题。

关键词：不平衡数据合成少数类过采样技术(SMOTE) 过采样监督学习

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不同提取方法对密银花多糖理化性质及抗氧化活性的影响

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食品工业科技 2024年

作者：王国霞牛祎琳牛富婷程莹莹郑州师范学院生命科学学院

本文以密银花为原料，比较热水浸提法（Hot Water Extraction， HWE）、酶解法（Enzyme Extraction， EE）、超声波辅助法（Ultrasonic-assisted Extraction， UE）和超声波辅助酶法（Ultrasonic- Enzyme Extraction， UEE）对密银花多糖理化性质及抗氧化活性的影响。结果表明：四种方法提取的密银花多糖得率从高到低依次为UE-LJP（7.74%）、EE-LJP（4.35%）、UEE-LJP（3.38%）、HWE-LJP（2.13%）。不同提取方法所得的密银花多糖中均含有糖醛酸，密银花多糖是一种酸性多糖。超声波辅助提取密银花多糖中蛋白质含量最低（0.16%）、持水性及水合特性最强；酶法提取的密银花多糖中总糖含量较高（38.68%）。抗氧化活性表明，四种密银花多糖均具有较强的抗氧化活性。其中，HWE-LJP、UE-LJP和EE-LJP具有较强的DPPH自由基清除能力，半抑制浓度分别为0.067 mg/mL、0.104 mg/mL、0.093 mg/mL，在羟基自由基方面，UEE-LJP表现出较强的清除能力，半抑制浓度为0.390 mg/mL。因此，不同提取方法对密银花多糖的理化性质和抗氧化活性具有显著的影响，UE法和EE法可作为提取密银花多糖最适宜的方法，本文将为开发功能性食品和抗氧化等功能药物原料的研发提高参考。

关键词：密银花多糖提取方法抗氧化热水浸提法酶解法超声波辅助法

Dynamical nonlinear excitations induced by interaction quench in a two-dimensional box-trapped Bose-Einstein condensate

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Chinese Physics B 2024年第2期33卷 209-215页

作者：牛真霞高超 Department of Physics Zhejiang Normal UniversityJinhua 321004China Key Laboratory of Optical Information Detection and Display Technology of Zhejiang Zhejiang Normal UniversityJinhua 321004China

Manipulating nonlinear excitations,including solitons and vortices,is an essential topic in quantum many-body physics.A new progress in this direction is a protocol proposed in[***.2043256(2020)]to produce dark solitons in a one-dimensional atomic Bose–Einstein condensate(BEC)by quenching inter-atomic *** by this work,we generalize the protocol to a two-dimensional BEC and investigate the generic scenario of its post-quench *** an isotropic disk trap with a hard-wall boundary,we find that successive inward-moving ring dark solitons(RDSs)can be induced from the edge,and the number of RDSs can be controlled by tuning the ratio of the after-and before-quench interaction strength across different critical *** role of the quench played on the profiles of the density,phase,and sound velocity is also *** to the snake instability,the RDSs then become vortex–antivortex pairs with peculiar dynamics managed by the initial density and the after-quench *** tuning the geometry of the box traps,demonstrated as polygonal ones,more subtle dynamics of solitons and vortices are *** proposed protocol and the discovered rich dynamical effects on nonlinear excitations can be realized in near future cold-atom experiments.

关键词： Bose-Einstein condensate quench interaction soliton vortex

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核心素养视角下的小学数学教学策略研究

启迪与智慧(上) 2024年第2期 80-82页

作者：韩牛孝兰州市安宁区九合中学

在教育改革不断深化的背景下，素质教育逐渐成为教育的核心目标。文章以核心素养视角为切入点，探讨了小学数学教学策略，旨在提升学生的数学素养。通过深入分析核心素养视角下的小学数学教学目标、教学内容、教学过程和教学评价方法，... 详细信息

在教育改革不断深化的背景下，素质教育逐渐成为教育的核心目标。文章以核心素养视角为切入点，探讨了小学数学教学策略，旨在提升学生的数学素养。通过深入分析核心素养视角下的小学数学教学目标、教学内容、教学过程和教学评价方法，明确了在培养学生数学思维、情感态度和价值观念等方面的具体目标，强调了数学知识、技能、过程和方法的高度统一，探讨了启发式教学、合作学习、情境教学等策略的有效应用，并提倡采用多元化、过程化的评价方式，以全面提升学生的数学核心素养。

关键词：核心素养小学数学教学策略

来源：博看期刊

新时代背景下提升医疗服务质量管理对策的分析研究

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婚育与健康 2024年第10期 196-198页

作者：牛国霞甘肃省定西市陇西县健康教育所

随着社会的快速发展，医疗服务质量也得到了显著提升，为了满足新时代背景下医疗服务质量标准和要求，需要进一步提高医疗、服务与管理质量，从而使患者需求得到满足。本文针对新时代背景下医疗服务质量管理展开分析，探讨了医疗服务质... 详细信息

随着社会的快速发展，医疗服务质量也得到了显著提升，为了满足新时代背景下医疗服务质量标准和要求，需要进一步提高医疗、服务与管理质量，从而使患者需求得到满足。本文针对新时代背景下医疗服务质量管理展开分析，探讨了医疗服务质量管理中存在的问题，并提出具体的质量管理对策，希望能够为相关研究人员起到一些参考作用。

关键词：医疗服务质量管理优化对策

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春风沁香

参花 2024年第20期 29-30页

作者：牛爱霞山东省潍坊市作家协会

春风沁香，我又回到了生我养我的小山村，吃过晚饭，坐在屋前，夜风微凉，仰望远方幽暗的小山，历久弥深的思念，渐渐清晰，眼前浮现出一位身材高大，留羊角须，豁达乐观，精神矍铄的老人，那是我的爷爷。听奶奶说，爷爷的父亲是个潦倒...

春风沁香，我又回到了生我养我的小山村，吃过晚饭，坐在屋前，夜风微凉，仰望远方幽暗的小山，历久弥深的思念，渐渐清晰，眼前浮现出一位身材高大，留羊角须，豁达乐观，精神矍铄的老人，那是我的爷爷。听奶奶说，爷爷的父亲是个潦倒穷困的读书人，家里很穷。他十六七岁时就推着手推车，当个小商贩，走街串巷卖发面火烧。

关键词：

作文教学的生活化实践——以叙事作文教学为例

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小学语文教学 2024年第9期 24-27页

作者：牛书霞广东深圳市龙华区第三外国语学校

在习作教学中,叙事是记叙文当中重要的训练内容之一,也是学生最害怕的学习内容之一。如何消除学生对习作的厌烦或恐惧心理,让习作“走下神坛”,从“要我写”变成“我要写”,是当前习作教学中需要解决的重要问题。无论是写人还是叙事,从... 详细信息

在习作教学中,叙事是记叙文当中重要的训练内容之一,也是学生最害怕的学习内容之一。如何消除学生对习作的厌烦或恐惧心理,让习作“走下神坛”,从“要我写”变成“我要写”,是当前习作教学中需要解决的重要问题。无论是写人还是叙事,从叙述角度上讲,都是思维的一种呈现形式,也是一种语言表达能力的输出,更是学生个体对生活的描述及感受。对于学生而言,生活就是联结学生和习作之间最大的能量场。习作教学生活化,就是将叙事作文教学这一活动置于生活之中,让学生对习作知识及能力有更清晰的把握和理解。

关键词：语言表达能力习作教学呈现形式作文教学记叙文生活化实践叙事作文叙述角度