人体站立受扰平衡策略的实验研究

为研究人体受到扰动后的平衡模式。利用Kane方法建立了人体5刚体4自由度站立受扰平衡的动力学模型。4个年轻受试者进行了不同强度的20次扰动实验。结果表明,人体受扰后肢体绕跖趾关节的翻转动量矩可用来表示扰动强度。不同扰动强度,平衡模式不同,如身体摆动、单跨步和双跨步。而且平衡过程是多关节协调运动,各关节均参与平衡恢复,其中跖趾关节和髋关节对于平衡恢复起主要作用,膝关节的贡献较小。上述研究对于平衡机能的康复训练和拟人机器人的平衡控制均具有重要意义。     

虚拟人平衡保持与恢复的行为动画合成方法研究

以突发事件下意外受扰的虚拟人为研究对象,着重研究其平衡保持与摔倒的行为控制机制及演化过程的动画仿真,探索现有工作尚未涉及的科学难点和有关问题的解决方法.具体包括:视觉、听觉受突发刺激扰动时,虚拟人主动避险中的平衡保持行为的动画合成技术;复杂、动态环境下,虚拟人受突发性外力作用而失衡后的反应式平衡恢复行为的动画合成技术;虚拟人平衡恢复失败后所采取的保护性摔倒行为的动画合成技术.     

网络结构鲁棒性指标及应用研究

为了更好地测度网络抵御破坏的能力,基于网络连通和恢复能力提出了连接鲁棒性和恢复鲁棒性两种指标.运用这两种指标,以网络规模为500,取20次独立实验的均值,对ER随机网络、规则网络、BA无标度网络以及WS小世界网络4种典型网络结构进行仿真.实验结果表明:ER随机网络对于恶意攻击的鲁棒性要优于其他3种网络;BA无标度网络仅节点恢复鲁棒性较好,边恢复鲁棒性和连接鲁棒性最差;规则网络拥有很好的连接鲁棒性但恢复鲁棒性最差;WS小世界网络受其参数影响,鲁棒性介于ER随机网络和规则网络之间.同时还发现,网络结构鲁棒性的下降随着去除节点个数的增加和网络结构参数的改变而呈现出一定的"涌现"现象.     

生化指标在篮球训练监控中的应用研究

通过分析血红蛋白、肌酸激酶、血乳酸、血尿素、睾酮和皮质醇等生化指标在篮球训练监控和机能评定中的作用,发现血红蛋白可评定运动员身体机能和营养状况,肌酸激酶可评定运动强度和身体机能,血乳酸可评定运动强度和恢复能力,血尿素可评定负荷量、恢复能力和身体机能,睾酮和皮质醇可评定身体机能和疲劳情况,在篮球训练实际监测中应综合评定,相互参考。     

基于能量的人体动力学稳定性评价指标

为验证使用基于能量的动力学稳定性评价指标度量人体运动稳定性的有效性,在人体双足站立受扰平衡实验中,对4个年轻受试者进行了23次不同强度的背部扰动试验。结果表明:动力学评价指标对于发生跨步的预测准确率为83%,对于不发生跨步的预测准确率为65%,总的预测准确率为70%,预测结果与实验结果基本吻合。由此可见,该指标较准确地度量了人体运动中的稳定性,其度量的准确度明显高于静力学评价指标(总预测准确率为52%),特别对于人体质心速度较大的情况,其准确度更高。基于能量的稳定裕量作为一种定量评价指标,用于描述人体运动中的动力学稳定性是可行的。     

破产后恢复能力的两个指标

考虑了破产以后可以借入资金继续经营的情况,研究了经典复合Possion模型的破产深度和破产时间长度,这也是银行(借给保险公司资金)所关心的保险公司破产后恢复能力的两个重要指标.在这种结构下,给出了具体体现这两个指标的破产后期望折现恢复函数,以及期望折现恢复函数.     

非极性及弱极性流体汽液平衡的微扰理论模型

建立了一个微扰理论模型来计算流体的汽液平衡。该模型将分子分为等直径的链节,以硬球流体为参考流体,以成链项、Ｌ－Ｊ作用项和偶极－偶极作用项为微扰项。计算了链烷烃、环烷烃、烯烃、芳烃和酮等共４８种非极性及弱极性纯流体的汽液平衡,并计算了１０个二元混合流体的汽液平衡,结果令人满意。     

握取器握力自适应控制

为了使假手有握物感觉和具备握力自适应性，分析了人手握物过程以及感觉信息传递，提出在握取器握力控制中采用到人体的大闭环和到假手的小闭环联合控制方案，研制了用于检测指物之间触压觉和滑觉的微型传感器。在假手握物控制中，用触觉传感器进行握物状态识别，用压觉传感器跟踪检测握物时握力的大小，用滑觉传感器实现假手握力自适应控制。实验表明，假手握物过程拟人性好，响应快，握物稳定，可靠。本控制装置结构简单，体积小，可用于各种电动假肢及机器人握取器的握力自适应控制。     

超荷载条件下合成型水泥混合料拌堤坝弹性恢复机制

通过对水泥材料、特定温拌剂的添加量、温度拌合技术和拌合摊铺技术等方面的优化分析,探讨在超荷载条件下堤坝弹性恢复能力的恢复机制.结果表明:改进的水泥混合料拌合成型技术所修筑的堤坝在超荷载下抗荷载强度提高明显,弹性恢复机制可以提高成型堤坝在超荷载下的弹性恢复能力.     

受频微扰下激振系统中的混沌

研究了在频率微扰下含二次非线性项系统受迫振动和参数激励振动,分析了相应未受扰动 Hamilton 系统的全局结构,应用广义的 Mclnikov 方法建立了混沌存在的必要条件。     

基于相似度函数的上肢关节点改进阈值滤波方法及其应用

针对视觉传感器受自身硬件条件及环境扰动的影响,采集到的关节点运动数据往往存在异常值的问题,为了提高Kinect获取的上肢关节点运动数据的准确性,提出了一种基于相似度函数的上肢关节点改进阈值滤波方法,来减小异常值对运动追踪的影响.基于前景轮廓相似度、肢体比例相似度和分布相似度构建了关节点相似度函数,将其用于评估截取的每帧...     

基于绳牵引并联机构的上肢康复机器人设计

人类的上肢为生活提供了诸多便利,健康的上肢是高质量生活的保证。上肢如果出现运动功能障碍就需要接受康复治疗。为了减轻康复师的工作强度,同时增强治疗效果,需要利用康复机器人代替康复师来进行康复训练。通过分析肘、肩关节的运动特性和规律,基于三自由度的冗余绳牵引并联机构设计了一款面向上肢康复的机器人。该机器人由定位模块和连接模块组成,可对不同尺寸的上肢进行主动和被动康复训练。由于机器人结构简单、易于装配、制造成本低,更容易被用户所接受。在结构设计完成后对该上肢康复机器人进行了运动学建模,同时进行了机器人奇异性的分析,为后续运动控制的研究做准备。最后,考虑到机器人的力传递性能和体积大小,采用多目标优化的方式对机器人进行了优化设计。仿真结果表明：优化设计有效地提升了机器人的相关性能。研究结果可为绳牵引并联机构在上肢康复机器人设计中的应用提供理论参考。     

基于广义回归神经网络的上肢关节角度预测

针对人体上肢运动意图识别问题,基于上肢表面肌电信号,提出广义回归神经网络(general regression neural network,GRNN)预测受试者的上肢关节角度.GRNN预测模型的输入为处理后的表面肌电信号,预测的3个关节角作为输出,将GRNN预测结果和径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络的预测结果对比,并用均方根误差对上肢关节角度的预测结果做评估,验证GRNN模型预测上肢关节角度的可行性.结果表明,GRNN模型能较好地估计人体关节角度.     

简化的人体上肢两刚体系统动力学方程的推导

通过对人体上肢解剖结构的分析研究，把上肢骨骼结构简化为两刚体的运动系统，将肱骨和躯干的连结简化为球铰，前臂和肱骨的连结简化为转动副，形成一个4自由度的两刚体系统，运用多刚体动力学理论，以卡尔登角作为广义坐标，进而推导并建立了人体上肢的动力学方程。     

双目立体机器视觉检测系统及其应用

为了快速准确地获得被测物体的三维立体尺寸,双目立体视觉检测系统是有效解决方案之一。经过精密标定的双且视觉系统,可根据两摄像机的视差,准确计算空间物体的三维形貌尺寸。双目视觉系统的标定技术及立体匹配技术是决定测量数据质量的关键环节。设计了高精度视觉标定系统,有效解决了立体匹配的难题,所开发的便携式立体测量仪,可以快速准确地获得大型物体的稠密三维坐标点云。在不喷涂显影荆的情况下,解决了黑色物体和反光物体的三维测量难题,可广泛应用于摩托车、汽车、模具、服装鞋帽以及逆向工程设计中。以逆向工程的3D轮廓测量为例,介绍了双目立体视觉技术及其应用。。     

摩擦焊直接能量控制法的研究

摩擦焊直接能量控制法是一种以摩擦能量为控制对象的闭环控制方法。采用先进的单片机测控及高精度的检测方法，直接检测驱动电机的实时输入功率以获得实时摩擦能量；并以此为闭环控制对象，对焊接过程进行控制，同以往开环控制法相比，克服了工艺参数的波动对接头质量的影响，从而大大减少了焊前工作量；同时也减少也人为因素对接头质量的影响，使焊接质量达到一个新水平。     

基于四目系统的复杂表面高精度密集空间点云获取方法

在敦煌莫高窟文化遗产数字化保护中,针对基于立体视觉的方法对目标进行三维重建时,复杂表面缺乏特征点,难以获取高密度和高精度空间三维点云的问题,提出了一种基于投影和四目立体视觉的方法。首先,采用投影仪向目标投射黑白棋盘格,并检测角点;然后通过软件细分,将棋盘格在横向和纵向分别平移9次,将棋盘格角点数扩展81倍;最后,用基于四目立体视觉系统的匹配策略,短基距系统用来立体匹配,长基距系统用来计算空间坐标,获取均匀、高密度和高精度的三维点云。实验结果表明:与传统的Harris算子相比较,所提方法获取的三维点云数据能更准确地描述目标的三维结构,点数在数量级上有提高。精度方面,所获取三维点云空间坐标的绝对误差小于1 cm,相对误差小于10%。     

基于孪生神经网络的小样本目标检测综述

目标检测是计算机视觉的基础任务之一，其主要任务是对图像中的目标进行分类和定位。小样本目标检测的目的就是利用极少数的训练样本实现对目标的检测，从而减少繁杂的标注工作，并实现在只有少量样本场景下的应用。现有的小样本目标检测方法主要包括基于孪生神经网络的方法和基于微调的方法，这些方法通过利用现有的包含大量样本的基类数据集和包含少量样本的小样本数据集的训练，使模型实现对小样本类别的分类和定位。重点调研了基于孪生神经网络的双分支小样本目标检测方法，简要介绍了基于微调的小样本目标检测方案，分析了这些方案的优缺点，指出现有的小样本目标检测方案虽不成熟，模型精度有待提升，性能评估方案也有待完善，但却有着十分广阔的应用前景，未来若能通过深入研究解决小样本目标检测的现有问题，其精度必将赶超传统目标检测。     

Visual control of action but not perception requires analytical processing of object shape

The visual perception of object shape depends on 'holistic' processing in which a given dimension cannot be perceptually isolated from the other dimensions of the object. The visual control of action (such as grasping an object), however, which is mediated by cortical areas that are largely independent of those mediating conscious perception, must take into account only the most action-relevant dimension of an object without being misled by other non-relevant object features. Here we report the results of two experiments showing that vision for perception and vision for action deal with objects in a fundamentally different manner. We tested participants' ability to make perceptual judgements of the width of different rectangular objects or to grasp them across their width, while in both cases ignoring length. Participants could not ignore length when making perceptual judgements of width but they could completely ignore length when grasping the same objects. These results suggest that in situations in which the elementary dimensions of an object's shape are perceived in a holistic manner, the same dimensions are treated analytically when a visually guided action is directed at that same object.     

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.