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Observer-Based Adaptive Robust Precision Motion Control of a Multi-Joint Hydraulic Manipulator

IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica 2024年第5期11卷 1213-1226页

作者： Zheng Chen Shizhao Zhou Chong Shen Litong Lyu junhui zhang Bin Yao State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems Zhejiang UniversityHangzhou 310027 Ocean College Zhejiang UniversityZhoushan 316021China School of Mechanical Engineering Shijiazhuang Tiedao UniversityShijiazhuang 050000 State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems Zhejiang UniversityHangzhou 310027China School of Mechanical Engineering Purdue UniversityWest LafayetteIN 47907 USA

Hydraulic manipulators are usually applied in heavy-load and harsh operation ***,when faced with a complex operation,the traditional proportional-integral-derivative(PID)control may not meet requirements for high control ***-based full-state-feedback control is an effective alternative,but the states of a hydraulic manipulator are not always available and reliable in practical applications,particularly the joint angular velocity *** that it is not suitable to obtain the velocity signal directly from differentiating of position measurement,the low-pass filtering is commonly used,but it will definitely restrict the closed-loop bandwidth of the whole *** avoid this problem and realize better control performance,this paper proposes a novel observerbased adaptive robust controller(obARC)for a multi-joint hydraulic manipulator subjected to both parametric uncertainties and the lack of accurate velocity ***,a nonlinear adaptive observer is first designed to handle the lack of velocity measurement with the consideration of parametric ***,the adaptive robust control is developed to compensate for the dynamic uncertainties,and the close-loop system robust stability is theoretically proved under the observation and control ***,comparative experiments are carried out to show that the designed controller can achieve a performance improvement over the traditional methods,specifically yielding better control accuracy owing to the closed-loop bandwidth breakthrough,which is limited by low-pass filtering in fullstate-feedback control.

关键词： handle Observer filtering

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Mesenchymal stem cell-derived exosomes: Versatile nanomaterials for skin wound treatment

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Nano Research 2024年第4期17卷 2836-2856页

作者： Yuzhen Xiao Hexi Li junhui zhang Songyun Yang Chunsen zhang Yizhou Huang Xin Tang Huiqi Xie Department of Orthopedic Surgery and Orthopedic Research Institute Laboratory of Stem Cell and Tissue EngineeringState Key Laboratory of BiotherapyWest China HospitalSichuan UniversityChengdu 610041China West China School of Basic Medical Sciences and Forensic Medicine Sichuan UniversityChengdu 610041China West China School of Public Health and West China Fourth Hospital Sichuan UniversityChengdu 610041China Sports Medicine Center West China HospitalSichuan UniversityChengdu 610041China

Accumulating studies reveal that mesenchymal stem cells(MSCs)promote skin wound healing mainly through the paracrine ***,one of the crucial paracrine mediators in wound healing,are cell-derived nanosized membranous vesicles containing diverse bioactive *** the potent ability of modulating skin cell behaviors,MSC-derived exosomes(MSC-Exos)are regarded as a promising nanomaterial for regenerative wound *** hostile conditions,MSC-Exos are efficient in protecting skin cells from severe damage and restoring their *** to recent studies,MSC-Exos possess remarkable pro-healing effects in a variety of skin wounds,typically resulting in increased wound closure,inhibited scar tissue formation,and better restoration of skin *** further enhance the therapeutic potential of MSC-Exos,the development of applicable pretreatment strategies and the optimization of exosome delivery are under intensive ***,we summarize current research progress of MSC-Exos for skin wound treatment,with an emphasis on the biological effects of these nanovesicles,the repair mechanisms,and future challenges in clinical translation.

关键词： exosomes mesenchymal stem cells diabetic wounds burn wounds scar wound healing

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Bionic lightweight design of limb leg units for hydraulic quadruped robots by additive manufacturing and topology optimization

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Bio-Design and Manufacturing 2024年第1期7卷 1-13页

作者： Huaizhi Zong junhui zhang Lei Jiang Kun zhang Jun Shen Zhenyu Lu Ke Wang Yanli Wang Bing Xu The State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems Zhejiang UniversityHangzhou 310058China Unmanned Vehicle Research and Development Center China North Vehicle Research InstituteBeijing 100072China School of Mechatronic Engineering Nanchang UniversityNanchang 330031China Auclean High-Tech Ltd. Wuxi 214108China

Galloping cheetahs,climbing mountain goats,and load hauling horses all show desirable locomotion capability,which motivates the development of quadruped *** various quadruped robots,hydraulically driven quadruped robots show great potential in unstructured environments due to their discrete landing positions and large *** the most critical movement unit of a quadruped robot,the limb leg unit(LLU)directly affects movement speed and reliability,and requires a compact and lightweight *** by the dexterous skeleton–muscle systems of cheetahs and humans,this paper proposes a highly integrated bionic actuator system for a better dynamic performance of an *** propose that a cylinder barrel with multiple element interfaces and internal smooth channels is realized using metal additive manufacturing,and hybrid lattice structures are introduced into the lightweight design of the piston *** addition,additive manufacturing and topology optimization are incorporated to reduce the redundant material of the structural parts of the *** mechanical properties of the actuator system are verified by numerical simulation and experiments,and the power density of the actuators is far greater than that of cheetah *** mass of the optimized LLU is reduced by 24.5%,and the optimized LLU shows better response time performance when given a step signal,and presents a good trajectory tracking ability with the increase in motion frequency.

关键词： Additive manufacturing Bionic lightweight design Limb leg unit Quadruped robot Trajectory tracking

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2023年度机械设计与制造学科国家自然科学基金管理工作综述

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中国机械工程 2024年第4期35卷 571-579页

作者：叶鑫黄志权张军辉国家自然科学基金委员会工程与材料科学部北京100085 太原科技大学机械工程学院太原030024 浙江大学机械工程学院杭州310027

介绍了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)“人才”和“研究”两类项目系列中部分类型项目的申请、评审与资助情况,以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了机械设计与制造学科在科学基... 详细信息

介绍了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)“人才”和“研究”两类项目系列中部分类型项目的申请、评审与资助情况,以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了机械设计与制造学科在科学基金改革探索、加强人才培养和研讨未来发展方向等方面的具体举措,并展望了2024年的主要工作。

关键词：机械设计与制造学科国家自然科学基金科学基金改革项目资助

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动静组合加载下颗粒迁移与沉积特性试验研究

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岩土工程学报 2024年第5期46卷 1057-1066页

作者：高峰张军辉张升郑健龙盛岱超长沙理工大学交通运输工程学院公路养护技术国家工程研究中心湖南长沙410114 青海省交通控股集团有限公司科技信息部青海西宁810000 中南大学土木工程学院高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075 悉尼科技大学土木与环境工程学院悉尼NSW2007

悬浮颗粒在路基中迁移和沉积运动规律研究对揭示翻浆冒泥病害孕育、发展与致灾机制具有重要的理论意义和应用价值。通过开展动-静组合荷载下分层砾石-砂粉土柱翻浆试验,探究了动荷载加载强度、静荷载间歇时长、以及动静组合加载重复次... 详细信息

悬浮颗粒在路基中迁移和沉积运动规律研究对揭示翻浆冒泥病害孕育、发展与致灾机制具有重要的理论意义和应用价值。通过开展动-静组合荷载下分层砾石-砂粉土柱翻浆试验,探究了动荷载加载强度、静荷载间歇时长、以及动静组合加载重复次数等对颗粒迁移和沉积行为的影响规律,并结合试样动水力响应特征分析了诱发颗粒迁移的驱动机制。试验结果表明:颗粒在动水力作用下发生悬浮迁移而在静荷载段受重力作用发生沉降,从而造成砾石层内泥浆浊度呈现波动型增长特征。随动静组合加载重复次数增加,每一个重复周期内的颗粒悬浮增量趋于降低,且悬浮颗粒逐渐堵塞砾石孔隙并在一定程度上抑制翻浆发展。提高动载频率和动应力会进一步降低砂粉土表层的内部稳定性,但相比于增大平均动应力,提高加载频率对增大颗粒迁移量和竖向迁移距离更加显著。

关键词：翻浆冒泥室内试验颗粒迁移超孔隙水压

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隐私计算环境下的公共数据授权运营法治路径

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网络空间安全 2024年第3期15卷 17-21页

作者：韩文蕾张军辉西北工业大学

[目的/意义]应用隐私计算技术，可以实现数据使用过程的“可用不可见”，有效地保障公共数据授权运营的安全，同时也带来运营各主体的身份转换和权利义务的重新配置，因此需要构建相应的法治解决方案。[方法/过程]阐明隐私计算保障数据... 详细信息

[目的/意义]应用隐私计算技术，可以实现数据使用过程的“可用不可见”，有效地保障公共数据授权运营的安全，同时也带来运营各主体的身份转换和权利义务的重新配置，因此需要构建相应的法治解决方案。[方法/过程]阐明隐私计算保障数据安全的机理以及公共数据授权运营过程，分析在主体、行为、对象三个层面的法治新要求。[结果/结论]提出包括设定“可用不可见”的适用范围、规范授权运营平台的定位和数据加工行为，构建规范数据产品和服务制度等方面的法治应对方案。

关键词：隐私计算数据安全公共数据授权运营法治数据安全治理

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染色体核型分析联合微阵列技术应用于胎儿软指标异常产前诊断的结果分析

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中国妇产科临床杂志 2024年第3期25卷 245-248页

作者：包欢欢张俊绘内蒙古科技大学包头医学院包头014000 内蒙古自治区妇幼保健院呼和浩特010010

目的通过分析超声软指标异常胎儿产前诊断的结果,探讨染色体核型分析联合微阵列技术的应用价值。方法研究对象为2021年1月至2023年3月于内蒙古自治区妇幼保健院因胎儿软指标异常同时行核型分析及微阵列(chromosomal microarray analysis... 详细信息

目的通过分析超声软指标异常胎儿产前诊断的结果,探讨染色体核型分析联合微阵列技术的应用价值。方法研究对象为2021年1月至2023年3月于内蒙古自治区妇幼保健院因胎儿软指标异常同时行核型分析及微阵列(chromosomal microarray analysis,CMA)检测的253例孕妇,对胎儿染色体异常的检出率及结果进行分析。结果多项软指标组染色体异常检出率高于单项软指标组,差异有统计学意义(P0.05),两项技术联合应用检出率较核型分析组及CMA组分别提高了5.93%及1.58%。结论染色体核型分析与微阵列技术联合应用,可提高软指标异常胎儿染色体异常的检出率,二者优势互补、互为验证,为产前遗传咨询提供重要依据,进而减少和预防新生儿出生缺陷。

关键词：微阵列核型分析软指标产前诊断

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榛蘑多糖对乙醇所致大鼠血管内皮细胞损伤的保护作用

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食品科学 2024年第7期45卷 127-134页

作者：张俊慧陈然然丛贺沈明花延边大学医学院吉林延吉133002

探究榛蘑多糖对乙醇所致大鼠血管内皮细胞损伤的保护作用。将40只SD大鼠随机分成4组(正常对照组、损伤组、榛蘑多糖低剂量组、榛蘑多糖高剂量组)。除正常对照组外的其余各组均按10 mL/kg mb灌胃体积分数40%乙醇诱导血管内皮细胞损伤。... 详细信息

探究榛蘑多糖对乙醇所致大鼠血管内皮细胞损伤的保护作用。将40只SD大鼠随机分成4组(正常对照组、损伤组、榛蘑多糖低剂量组、榛蘑多糖高剂量组)。除正常对照组外的其余各组均按10 mL/kg mb灌胃体积分数40%乙醇诱导血管内皮细胞损伤。榛蘑多糖低、高剂量组分别以100、400 mg/kg mb灌胃榛蘑多糖,其余组以等体积生理盐水代替,实验共进行4周。使用苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色观察颈动脉组织病理变化;检测血清甘油三酯(triglyceride,TG)、总胆固醇(total cholesterol,T-CHO)、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)、内皮型一氧化氮合酶、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)、一氧化氮(NO)、内皮素1(endothelin 1,ET-1)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)水平。此外,以600μmol/mL乙醇诱导人脐静脉内皮细胞损伤模型,分析不同剂量(100、400μg/mL)榛蘑多糖对细胞活性氧(reactive oxygen species,ROS)、线粒体跨膜电位、细胞凋亡以及凋亡相关蛋白B淋巴细胞瘤2(B cell lymphoma 2,Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 associated X protein,Bax)和Caspase-3表达的影响。结果表明:榛蘑多糖减轻乙醇所致的血管内膜损伤,降低T-CHO、TG、LDL-C、iNOS、NO、ET-1和MDA水平,提高HDL-C和SOD活性;在体外条件下,榛蘑多糖降低细胞ROS水平,抑制乙醇所致的线粒体跨膜电位的下降和细胞凋亡,并提高Bcl-2/Bax,下调Cleaved caspase-3表达水平。综上,榛蘑多糖对乙醇诱导的大鼠血管内膜损伤有保护作用,机制可能与其降脂、抗氧化和抗凋亡作用有关。

关键词：榛蘑多糖血管内皮细胞损伤乙醇降脂抗氧化

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雕塑摄影中形与意的呈现技法研究

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雕塑 2024年第2期 40-43页

作者：张钧挥西安建筑科技大学

在雕塑作品的记录与传播中,摄影是重要的媒介,它是通过二维空间来表现三维效果。在这种表现形式的转换过程中,一定要遵循摄影的技术和艺术规律才能实现雕塑影像形与意的综合呈现。在这篇文章中,结合自己曾经拍摄的雕塑摄影案例,从“形... 详细信息

在雕塑作品的记录与传播中,摄影是重要的媒介,它是通过二维空间来表现三维效果。在这种表现形式的转换过程中,一定要遵循摄影的技术和艺术规律才能实现雕塑影像形与意的综合呈现。在这篇文章中,结合自己曾经拍摄的雕塑摄影案例,从“形的描绘”和“意的呈现”两个部分来介绍雕塑摄影的关键拍摄技法。

关键词：形的描绘意的呈现构图光影环境人物摄影技巧摄影后期

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基于非合作博弈的车道保持共享控制

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浙江大学学报（工学版） 2024年第5期58卷 1001-1008页

作者：章军辉郭晓满王静贤付宗杰刘禹希常熟理工学院电气与自动化工程学院江苏苏州215500 无锡物联网创新中心有限公司江苏无锡214029 江苏省物联网创新中心昆山分中心江苏苏州215347

为了减少共驾过程中的人机冲突,提出基于非合作博弈的人机共驾控制策略.基于线性二自由度汽车模型,采用一阶微分方程对车道保持共享控制问题进行数学描述,利用非合作博弈理论(NCG)描述双驾双控系统中的驾驶控制权分配问题,即通过非合作... 详细信息

为了减少共驾过程中的人机冲突,提出基于非合作博弈的人机共驾控制策略.基于线性二自由度汽车模型,采用一阶微分方程对车道保持共享控制问题进行数学描述,利用非合作博弈理论(NCG)描述双驾双控系统中的驾驶控制权分配问题,即通过非合作博弈方法来解决多个决策者共同作用于同一个动力学系统的共享控制问题.设计控制权博弈模型,采用预瞄偏移距离(POD),对驾驶人与智能系统的置信度矩阵进行更新,能够实现驾驶人与智能系统之间驾驶控制权的平稳交接.基于模型预测控制(MPC)框架,采用二次型代价函数及线性不等式约束的形式,将车道保持共享控制的前轮转角决策问题转化成带约束的在线二次规划问题.基于驾驶人在环的CarSim/Simulink集成环境,对该控制策略进行验证.结果表明,该控制策略能够较好地兼顾横向运动控制精度及驾驶人的控制权裕度.

关键词：智能车辆人机共驾模型预测控制博弈论预瞄偏移距离(POD)

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