三维摄像测量系统在人体上肢运动分析中的应用

使用基于普通摄像机的三维摄像测量系统,对人体上肢运动数据进行了测量。根据人体上肢运动的特点,将其简化为具有7个自由度的刚体运动;通过分析布置在上肢上若干标记点的运动,建立了固连于上肢的关节坐标,提出了关节转角的计算方法,得到了日常活动中人体上肢关节运动数据。     

人体上肢运动的雅克比矩阵与灵活性分析

为了解人体上肢的运动学属性和操作能力,结合上肢解剖结构分析和国际生物力学学会提出的上肢运动描述方法,建立了人体右侧上肢的运动学模型.该模型包含了胸锁关节、盂肱关节和肘关节的运动,并将肩锁关节与肩胛胸壁关节的运动等效为上肢带骨运动.根据人体上肢关节的运动耦合关系推导了上肢关节与腕点间的速度雅克比矩阵,并对人体右上肢在冠状面、矢状面和水平面内的运动灵活性进行了分析.结果表明:影响腕点运动的独立关节参数少于上肢自然运动轴的数目,对应于上肢抬升角取值域的变化,雅克比矩阵有3种不同的结构形式;上肢在冠状面、矢状面和水平面内运动时,伸展位形区域的指标值小于屈曲位形区域的指标值,在屈曲位形区域人体上肢具有更好的运动灵活性.     

基于APAS的人体上肢运动分析

为了得到人体上肢关节运动数据，利用多维摄像系统，拍摄人体上肢在日常生活中的典型活动。通过设计标记点在人体上肢的布置和建立的人体上肢运动学模型，应用人体运动分析系统APAS分析处理体表标志点的运动，从而得到相应人体部位的运动。该研究可为建立人体上肢有源仿生机构和设计康复器材提供数据来源。     

基于电磁跟踪系统的人体上肢运动测量

根据人体上肢的特点将其运动简化为7自由度的刚体运动，利用电磁跟踪系统对人体上肢的运动进行测量。建立了固连在上肢上的关节坐标系，提出了通过电磁跟踪系统各个传感器得到的数据计算关节旋转矩阵的算法，从而可以计算出上肢运动时的关节运动数据。     

人体上肢辅助康复训练设备的开发

开发了能够帮助上肢瘫痪患者逐步恢复上肢运动功能的上肢辅助康复训练设备.通过编写上肢动作组控制该设备模仿正常人体上肢动作,以此带动患者上肢的康复运动.在设计上肢动作时,参考人体医学相关知识和人体生理结构特征,获得上肢运动的极限位置信息,在此基础上进行机械结构设计和选材.控制系统采用高精度、大扭力舵机.实验结果基本符合人体上肢康复运动规律.     

人体上肢在水平面上运动时的轨迹重构

研究的目的是能否通过使用计算机仿真方法去重构人体上肢在水平面上做快速运动时的轨迹，通过与实验结果的比较，进而探讨人体上肢在水平面上做快速运动时的控制策略。首先建立了人体上肢在水平面上运动的生物力学模型，应用时间最优判据对 上肢在水平面上做点到点快速运动时的轨迹进行了重构，并通过实验对重构结果进行了评估。评估结果表明：时间最优判据能够重构人体上肢在水平面上做快速运动时的手的轨迹，可以认为此判据是人脑体对手臂在快速运动情况下的一种控制策略的模拟。     

一种基于标记点的人体上肢运动检测方法

采用基于普通摄像机的多维摄像分析系统对人体运动参数进行测量,需要研究位于人体上相应部位的标记点与选定的参考坐标系之间的关系,进而得到标记点在参考坐标系中的运动特性,并对人体运动进行评估。本文通过对人体上肢运动模型的研究,并结合摄像测量系统,给出了一种基于普通摄像机的人体上肢运动参数求解方法。     

汽车人机界面人体上肢位姿建模与优化研究

针对汽车人机操控界面设计的匹配分析需要,构建了一种用于人机操控界面设计分析的5自由度人体上肢运动模型,来模拟人体上肢运动并计算掌心的位姿.以人体上肢动作住姿舒适为优化目标,建立了人体上肢舒适操作的优化模型,通过求解能够获得人体上肢舒适操作的最优位姿.仿真结果表明,优化模型合理、实用,以汽车驾驶舱中换档杆布局设计为应用实例,通过优化模型求得了相应的舒适位姿和舒适度曲线图.研究结果可为汽车人机操控界面设计的合理匹配提供优化分析.     

人体行走过程中上肢运动仿真及生物力学特征分析

为了分析人体行走过程中上肢运动状态的影响因素,对正常步态下人体上肢运动仿真模型与理想单摆模型进行了对比分析.以7名(4男,3女)步态无异常的志愿者为研究对象,采集人体测量学参数,建立上肢理想单摆模型.采用运动捕捉系统及肌电测量系统,对志愿者常速(1.2 m/s)步行下的上肢运动以及肩关节周围6组肌肉的肌电信号进行同步测量,并基于所测运动学参数对人体行走中上肢运动进行仿真,计算实际肩关节角位移和角速度,分析相关肌肉的肌电信号特征.理想模型与实际测量结果比较表明,不同志愿者在同速行走过程中上肢的摆动周期相近,各相关肌肉肌电信号随摆臂而周期性变化,上肢实际最大摆动角速度均大于理想单摆角速度.证明摆臂过程中肩关节周围相关肌群驱动力大于肩关节阻尼.     

4自由度上肢康复外骨骼机器人设计与分析

针对现如今上肢康复外骨骼机器人外部结构以及运动问题，利用Solidworks设计出一种4自由度可穿戴上肢康复机器人，基于人体上肢生物力学结构，使其关节和链接与人体的关节和链接相互对应，根据此基础设计出人体上肢运动学模型，使用D-H法分析了外骨骼机构的运动学关系，得到坐标转换矩阵，通过Matlab机器人工具箱进行运动学分析以及工作空间仿真模拟，进一步验证了运动学分析的可性。     

矩阵分解及其求逆矩阵

Ｄｏｏｌｉｔｔｌｅ对矩阵分解为在矩阵的各阶主子矩阵为非奇异的条件下，Ａ可唯一的分解为一个下三角分块矩阵与一个上三角分块矩阵的乘积形式，本文给出若矩阵Ａ的左上主子矩阵有一个ｒ阶主子矩阵为非奇异的，则Ａ可分解为一个下三角分块矩阵与一个上三角分块矩阵的乘积形式，并给出求逆的计算方法。     

高炉上部区域热交换的数学分析

讨论了高炉上部区域的热交换。建立了传热方程,通过求解,得到了高炉上部区域炉料温度和煤气温度随时间变化的关系式,并说明其用途。     

长江上游流域水文生态系统分区及保护措施

现行的水资源功能分区和水环境功能区划在水资源利用、水环境改善和水生态保护中起到了关键性作用.但对比国际上水环境管理的趋势和先进理念,其功能区划仍存在一些问题.譬如,多以水体现状使用功能为基础进行划分,缺乏水生态系统完整性考虑;也亦未考虑水体区域分异性,难以在水资源和水环境管理中实现因地制宜.本文结合国际先进理念及相关理论,并充分考虑长江上游流域水系的自然特征和生态特征,探讨了流域水文生态系统的概念和基于流域的水文生态系统分区的初步思想,提出基于流域的水文生态系统分区的定义和基本原则,建立了流域水文生态系统的完整性评价及其综合评价指标体系,并明确给出长江上游流域水文生态系统区划的方案.该区划方法充分体现了国外趋势与国内管理要求,同时兼顾流域尺度、协调思想、因地制宜和动态性,从而为长江上游流域水环境管理提供战略层次的科学参考和应用基础研究的技术平台.     

采场上覆岩层移动参数的试验研究

通过多煤层同采时下部煤层开采对上部煤层开采影响的试验结果分析,得出了试验矿井条件下,下部煤层开采时上覆岩层移动及变形规律、有关岩层移动参数,并提出了上部煤层巷道变形的预计方法．图４,表２,参３．     

基于冠幅直径和植株高度的灌木地上生物量估测方法研究

采用冠幅直径和植株高度两个易测因子,以河蒴荛花为例,用数理统计方法构建了该灌木地上生物量和枝、叶生物量估测模型.     

地形和高层环境对爆发气旋影响的数值研究

利用ＰＳＵ／ＮＣＡＲ中尺度模式对地形和高层环境在１９８３年４月２５日－２７日一次气旋爆性发展中的作用，进行数值试验．在控制试验（包括全物理过程）中，模拟气旋路径和气旋迅速发展同实际观测的类似．诊断分析结果表明高空两支急流、凝结潜热释放及积云混合对这次气旋迅速发展有显著贡献．在地形试验中，发现由太行山、燕山由脉、大兴安岭诱生的地形槽对气旋发展也有明显作用．如取均匀高度作为１００—３００ｈｐａ初始等压面高度场，并积分２４小时，则中低层短波槽消失斜压性减弱，次级环流受到抑制，地面只出现一个浅薄的低压，但低压移动路径则不受影响．     

岩浆深渊分异在新疆黄山东杂岩体成岩成矿中的作用

根据野外地质特征及室内岩石学的综合分析,详细论证了新疆哈密黄山东镁铁超镁铁杂岩体为同源岩浆在深渊经过液态重力分异、硫化物熔离和橄榄石结晶作用之后,在构造—岩浆作用下取同道、占据同一构造空间形成的复式岩体。杂岩体的整个成岩成矿作用主要受岩浆深渊分异作用所控制。     

信阳境内商周古城考

位于豫南的信阳是华夏文明重要的发祥地之一。商周时期,这里分布着弦、黄、蒋、息、蓼、番等诸侯国,这些诸侯国虽然等级不高,面积不大,但是大多数农业发达,国都城池坚固,城市初具规模,这些诸侯国的出现和长期存在对淮河上游的早期开发发挥了积极作用。近年,这些信阳境内的商周诸侯国古城遗址陆续被发掘,为人们了解商周时期信阳乃至整个淮河上游地区的社会全貌打开了一扇窗。     

采场支架与老顶总体运动间的力学关系

本文在模拟研究与实践的基础上提出了老顶多岩梁组成时的结构力学模型,深入研究了支架与老顶总体间的相互作用关系,建立起在对老顶上位岩梁采取“给定变形”方案时、反映支架与老顶总体间力学关系的方程式,揭示了进行采场支护设计的基本原则。