穿戴武器臂的人枪耦合系统发射响应研究

穿戴式武器臂是一种新型单兵上肢外骨骼,对提高单兵火力打击效能具有重要作用,含武器臂的人枪耦合系统是一种复杂人机系统,其作用机制和动力学响应特性尚需进一步研究.提出了一种穿戴武器臂的总体方案,研制了穿戴式武器臂原理样机,采用16通道Delsys表面肌电测试系统采集射手立姿据枪瞄准时左右臂和躯干肌肉的表面肌电信号,对典型射手在有/无穿戴武器臂状态下,双手握持枪械时的肌肉疲劳状况进行对比评估;采用Codamotion三维运动捕捉系统采集立姿无依托点射和单发射击过程中枪口响应数据,建立有/无穿戴武器臂状态立姿无依托人枪相互作用动力学仿真模型,通过试验和仿真分析穿戴武器臂状态人枪系统发射动态响应特性.研究结果表明穿戴武器臂立姿据枪瞄准时射手左手肌肉的积分肌电值除三角肌外均有明显的下降,肱二头肌的下降尤为显著;穿戴武器臂立姿无依托点射时枪口后坐和竖直方向的位移量相比“无武器臂持枪射击状态”大幅下降,抵肩力也大幅下降,穿戴式武器臂减轻了穿戴者的双手肌肉疲劳,提高了枪械的射击动态稳定性.     

步枪三发点射机构的运动可靠性研究

针对步枪三发点射机构的运动可靠性问题,通过分析步枪三发点射机构的主要结构及工作过程,提出了某步枪三发点射机构的运动可靠性要求.基于仿真环境制定了可靠性准则,采用蒙特卡罗法进行了随机问题的模拟,计算得到三发点射机构的运动可靠度为:0.987 3.通过参数影响分析,得到卡笋簧刚度、预紧力的不同取值对运动可靠性和接触载荷的影响,分析了发生动作失效和载荷过大的主要原因,为三发点射机构的实际应用提供了参考依据,其中棘爪簧刚度的有效取值范围为4～20 N·mm/(°).     

人体在向后滑倒时平衡调节能力的生物力学研究

通过分析从坐到站及行走过程中多次平衡干扰对滑倒的调节效果,从运动生物力学的角度,探究在有外部干扰及疲劳滑动状态下对人体平衡能力的影响以及差异性.利用动态滑轨在受试者完成坐起动作和正常向前行走时产生突然的向前运动,使受试者产生向后跌倒的趋势.运用Noraxon表面肌电测试系统、Kistler三维测力台、BTS三维红外动作捕捉系统,以及Ariel录像分析系统,同步记录受试者在正常坐起及向后滑倒过程中的运动学、动力学和肌电参数.运用Biodex多关节等速肌力测试系统实现下肢关节肌肉的疲劳.结果表明:有效的质心调节可以使人体在遇到突然的向后滑动时保持相对稳定状态,使身体不至于产生较大的波动,充分的下肢支撑以及有效的上肢关节的调节是避免滑倒的关键.在从坐到站及人体行走过程中,地面反作用力、压力中心移动范围的值相比无干扰状态下显著增加.在从坐到站过程中突然滑动测力台,腓肠肌内侧、股二头肌,胫骨前肌和股直肌的积分肌电值较无干扰状态有了显著的增加.人体在疲劳状态下,腓肠肌内侧和股直肌肌电值明显增加.在滑台上多次的滑动训练可以提高人体平衡能力.模拟跌倒的测试可以评估人体的跌倒风险,对于老年人跌倒风险的评估也有一定的意义.      

无线表面肌电测试系统在射击技术诊断中的应用——以手枪慢射运动员石兴隆为例

从受试肌群的选取、测试步骤、指标选取和数据处理等方面详细介绍了无线表面肌电测试系统在手枪射击运动员的动作技术诊断中的应用。以国家射击队手枪慢射运动员石兴隆为例,介绍如何从肌电原始信号图、持枪臂各主要肌群参与工作贡献率和击发前三秒肌群肌电平均振幅等方面对手枪运动员持枪臂肌群用力特征和射击动作稳定性进行研究。     

基于表面肌电信号的上臂动作识别研究

分析上臂动作与上臂肌肉的关系,通过表面肌电信号正确识别上臂的动作,是实现上肢功能修复的关键.设计了上肢曲臂、伸臂、水平外摆、水平内收、手臂垂直外旋和手臂垂直内旋6个动作,分别同时记录三角肌、肱二头肌和肱三头肌的表面肌电信号,采用时域和频域的方法提取特征值,通过人工神经网络进行识别,识别率达到90%以上.结果表明,通过上肢肱二头肌、肱三头肌和三角肌的表面肌电信号识别上臂的运动是可行的,为应用生物电信号控制机械假肢和实现脊髓损伤功能障碍修复奠定理论基础.     

篮球跳投动作上下肢肌激发顺序和用力大小的肌电分析

为了研究篮球跳投动作中各肌肉的激发顺序和用力大小,采用表面肌电仪和SONY摄像机同步记录了篮球运动员完成原地跳投动作时上下肢肌的表面肌电信号,观察了定量运动训练时肌肉的疲劳情况．结果表明：跳投动作上下肢肌肌电活动开始与结束的激发顺序各不相同,在整个跳投动作中,腓肠肌后段在各组中作用最大,其次是手伸肌群和肱三头肌;上肢肌群比下肢肌群的作用大．结论验证了“用力顺序”是“自下而上”的观点;运用肌电技术的研究方法能够准确测试篮球运动中各肌肉的激发顺序和作用大小．     

8周中高强度抗阻训练对大学生身体成分和身体围度的影响

为了给大学生运动减肥和力量素质提高提供科学依据,通过对无训练经历的大学生进行为期8周的抗阻训练,在实验前后测量皮褶厚度、肢体围度和身体成分等指标,研究抗阻训练对身体成分和身体围度的影响.结果表明:1)男生去脂体质量增加(P0.05),脂肪质量、体脂比、肱三头肌和肩胛下角皮褶厚度、大腿围、上臂围下降(P0.05),臀围下降(P0.01);2)女生去脂体质量增加(P0.05),体脂比、肱三头肌皮褶厚度、腰围、上臂围及臀围减少(P0.05);3)测试的所有身体指标中,仅肱三头肌皮褶厚度变化比例有性别差异.结论:8周的中高强度抗阻训练可以使增肌减脂同时完成,锻炼效果性别差异不显著.     

基于表面肌电信号参数的人体上肢运动研究

根据检测得到的右上肢主肌肉群的肌电信号,探讨了人体右上肢主肌肉群的肌肉功能状态和男性与女性之间肌肉功能状态的差别.20位实验者右上肢完成13个基本动作,对三角肌、肱二头肌、肱三头肌、掌长肌和指伸肌五块肌肉进行肌电采集,用SPSS 14.0软件时特征参数平均振幅(AEMG)和积分肌电(IEMG)进行数据处理.结果表明:完成不同的日常生活活动,肌肉的活跃程度存在着一定的相似性和差异性;男性以增强指伸肌和三角肌为主,女性则以掌长肌和三角肌为主.实验数据可为老年人和残疾人康复训练及肌电信号控制提供一定的理论依据和指导作用.     

卧姿有依托人枪系统建模与仿真分析

为研究采用浮动发射技术的高初速榴弹发射器射击时与人体相互作用,参照中国成年人人体尺寸国家标准,建立19刚体、52自由度的人体模型,结合单发卧姿抵肩射击的特点,建立人枪系统发射动力学仿真模型。分析自动机在人枪系统发射过程中的运动特性及人体重要关节的受力特性,总结人体重要关节在不同参数下的受力响应规律,给出降低人体关节受冲击载荷的若干途径。仿真结果表明,该模型可以预估榴弹发射器对人体关节的冲击效应,为新枪的研制提供必要的仿真依据。     

羽毛球运动员高远球技术动作上肢肌肉肌电分析

为了探讨高校高水平羽毛球运动员在做正、反手高远球技术动作时上肢主要肌肉(三角肌、背阔肌、腹外斜肌、肱二头肌、尺桡肌)的肌力特征。运用美国Delsys公司生产的无线GPS表面肌电测试仪对体育学院羽毛球运动员上肢主要肌肉进行了测试分析。结果表明:1)高远球技术动作参与运动的上肢肌肉发力最早的是三角肌、腹外斜肌和胸大肌,做功最大的是三角肌、肱二头肌和尺桡肌;反手高远球技术动作参与运动的上肢肌肉发力最早的是三角肌和背阔肌、腹外斜肌,做工最大的是三角肌、背阔肌和肱二头肌。2)无论是正手还是反手高远球技术动作,三角肌均为主要发力肌,做功最大,发力时间也最早。     

机械臂刚体运动防冲突角度最优输出方法

机械臂刚体运动防冲突角度输出方法存在防冲突角度控制精度低、易出现碰撞的弊端;因此,提出一种机械臂刚体运动防冲突角度最优输出方法。利用拉格朗日法获取机械臂被动关节动力学方程式,通过振幅控制方法控制机械臂被动关节位置,实现对机械臂刚体运动防冲突角度的最优输出。实验结果表明,相对于传统方法,控制下的机械臂刚体运动防冲突角度输出值较优,控制过程中位置误差与稳态误差较小,有效实现了机械臂运动的防碰控制。     

基于表面肌电信号的绝缘手套法带电作业人员上肢肌肉疲劳分析

绝缘手套法是配网带电作业的主要作业方式,为获取穿戴绝缘手套的带电作业人员上肢肌肉的疲劳特性及其诱发的肌肉骨骼系统疾患(work-related musculoskeletal disorders,WMSDs)的风险,开展了基于表面肌电信号(surface electromyogra-phy,sEMG)的绝缘手套法带电作业人员上肢肌肉疲劳评估研究.针对配网绝缘手套法的典型作业工况,搭建了绝缘手套法带电作业上肢的sEMG试验平台,采集受试者上肢(右手)各目标肌肉在是否穿戴绝缘手套下的sEMG信号;基于时域特征参数积分肌电值(integrated electromyography,IEMG)、均方根值(root mean square,RMS)及频域特征参数平均功率频率(mean power frequency,MPF)、中位频率(median frequency,MDF)对绝缘手套的上肢肌肉疲劳特征进行评估;基于支持向量机(support vector machine,SVM)构建了带电作业人员上肢肱桡肌疲劳状态识别模型.结果表明:穿戴绝缘手套作业时各目标肌肉更容易进入疲劳状态;穿戴绝缘手套作业时,作业人员上肢部位的肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌的疲劳程度依次递减,与仿真计算的分析结果一致;sEMG时域特征参数IEMG、RMS对作业人员上肢肌肉疲劳的表征效果要优于频域特征参数MPF和MDF;带电作业人员上肢肱桡肌疲劳状态识别模型总体平均准确率为86.56％,能有效识别上肢肱桡肌肌肉疲劳状态.     

盲人门球投球时肌肉运动感觉的心理训练探讨

通过文献资料法、实验法、比较研究法对盲人门球时肌肉感觉的心理训练进行了探讨，认为比赛中心理因素起着重要作用。在比赛中如何调整好运动员的心理状态，是本文研究的主要内容。本文从训练对象的选择、肌肉感觉训练方法、训练情况、训练手段、投球时手臂肌肉用力情况、投球训练中加强肌肉运动感觉的心理训练等6个方面进行了实验研究，认为盲人门球的技术是靠肌肉感觉来完成的，肌肉感觉的好坏是由心理因素决定的。     

双并列高层建筑平均风压系数干扰效应分析

基于风洞测压试验，通过改变双并列高层建筑间的间距和风向角，分析双并列且高度不一的高层建筑表面风压分布特性。结果表明，在单栋高层建筑周围加入施扰建筑形成双并列布局后，两建筑相对立面上的风压分布和风压值会发生较大变化。建筑表面的风压极值随着间距的增大而减小，且随着风向角从0°增大至90°，其由自上而下逐级分布逐渐转变为从左到右的规律分布，正负风压极值分别出现在建筑立面左右边缘的拐角处；当风向角为90°时，两建筑立面间形成加速气流，在建筑表面形成较大的负压，影响建筑结构的抗风性能。     

水压人工肌肉三自由度关节试验系统设计

根据人体肩关节的运动机理,设计了串并联混合式三自由度水压人工肌肉机械关节.参照人体肩关节输出力矩范围,设计了机械关节输出转矩,计算确定与机械关节相匹配的水压人工肌肉参数.根据水压人工肌肉在不同工作压力下的力位移特性,分析关节的转角转矩关系.设计并搭建了三自由度关节试验系统,该系统在承受一定力矩的情况下可实现三自由度回转运动,为深入研究水下作业机械手的运动控制、操纵性能提供了条件.      

陕西省优秀跆拳道运动员膝关节屈伸肌群等速测试与研究

采用ISOMED2000获得陕西省优秀跆拳道运动员膝关节等速收缩的生物力学特征。右膝关节屈肌群等速离心收缩峰值力矩出现时的关节角度在152.81-159.33°之间,伸肌群等速离心收缩峰值力矩出现时的关节角度在113.01-108.61°之间。膝关节屈肌伸群向心收缩,速度在240°/s时相对力矩梯度达到最大,右膝屈肌群最大值29.62 N.m/s.kg,伸肌群最大值为51.42 N.m/s.kg。     

改变拍摄夹角对三维运动图像解析系统框架精度的影响研究

通过改变2台摄像机的拍摄夹角对三维视讯运动图像进行拍摄,获得三维坐标标定精度误差,并运用数理统计法对所得误差进行统计学分析,结果表明:各拍摄角度具有不同的适用范围,故在实际操作中需根据不同技术动作选择适当的三维拍摄角度,从而确保最小的误差范围.     

基于表面肌电的肘关节运动角度预测

表面肌电信号(sEMG)由于能够反映用户的动作意图而被广泛应用在上肢康复治疗系统中.针对目前上肢康复机器人的手臂关节运动控制不灵活的问题,提出一种基于sEMG的肘关节运动角度预测方法.为解决单一的时域特征提取方法存在的时间效率高而稳定性不足的问题,从时域和频域分别提取特征值,采用BP人工神经网络建立表面肌电信号与肘关节角度的映射模型,实现肘关节角度的预测.实验结果表明,该模型的预测结果与真实角度值有高度的一致性,有助于提高上肢康复机械臂的灵活性.     

基于重叠网格的潜艇旋臂试验数值模拟

潜艇水动力系数和流场特性对其操纵性的研究具有重要意义.为研究潜艇的定常回转运动,应用重叠网格法,对全附体潜艇回转运动的流场进行了数值模拟,并结合计算结果对潜艇回转的涡结构、艇体周围压力分布、速度场等流场结构进行了水动力分析.结果表明:重叠网格法对角速度系数的预报精度基本可以满足工程需求,但远不如对速度系数的预报精度;重...     

冲击地压危险性等级识别的随机森林模型及应用

 为快速、准确地预测冲击地压危险性,借鉴随机森林理论,选取影响冲击地压的10 项主要因素:煤层、倾角、埋深、构造情况、倾角变化、煤厚变化、瓦斯浓度、顶板管理、卸压、响煤炮声作为判别因子,建立冲击地压危险性识别的随机森林模型.利用重庆砚石台矿24 组实测数据作为学习样本建立随机森林分类器,在对样本分类的同时,计算预测变量的重要性值GI,发现构造情况为最重要的评价指标,其后是响煤炮声和倾角.利用其他12 组现场数据作为预测样本对该模型进行测试,预测结果与实际情况吻合较好.