基于ADAMS软件两栖仿生机器蟹的动力学建模与仿真

针对两栖仿生机器蟹的结构特点，进行了机构动力学分析。利用ADAMS建立了系统的仿真模型，并在仿真模型的基础上，对系统动态性能进行了观察，结果表明：系统动态性能与步长和步迹曲线的选取有关，步长越小，步迹曲线按一定约束条件规划时，系统具有较好的动态特性。     

基于虚拟样机技术两栖仿生机器蟹的仿真研究

采用“虚拟样机”技术,建立一个集三维实体设计、动力学建模、控制、可视化仿真于一体的两栖仿生机器蟹机算机仿真环境,对两栖仿生机器蟹的静力学、运动学以及动力学进行了仿真研究,获得了较理想的仿真结果,为进一步进行机器蟹研究工作提供了新的条件。     

一种基于PC的生物组织建模与实时仿真方法

为了在PC机上实现可以用于手术培训和手术规划的虚拟手术环境,首先基于人体组织特性确定了3种可选择的生物力学材料,进而建立组织的动力学平衡等式,利用有限元方法对非线性动力学等式进行求解,最后利用神经网络技术学习有限元分析结果,并给出了该方法在皮肤切割仿真中的应用.结果证明,基于该方法建立的仿真系统既体现了生物组织的材料特性又满足了实时仿真的要求.     

两栖仿生机器蟹动力学建模及能量最优分配

为了获得两栖仿生机器蟹动力学模型和能量最优分配模型,针对机器蟹的结构特点,利用并联理论对机器蟹进行了陆地和水下两种环境的动力学建模,并在动力学求解基础上通过对目标函数的优化解决了机器蟹在超确定输入情况下能量和力矩的最优分配问题.得到了仿生机器蟹动力学模型、驱动力矩最小分配模型、驱动能量最小分配模型3个结果.最后,通过仿真实验验证了结论的正确性.     

基于神经网络的虚拟手术实时仿真

为了在PC机上实现可用于手术培训和手术规划的虚拟手术环境进行生物组织建模与仿真研究.虚拟手术目前面临的主要难题是建模的准确性和仿真的实时性问题.首先建立了生物组织运动的力学平衡等式并且建立了几种典型模拟生物组织的材料模型,利用有限元分析的方法,对高度非线性的生物力学方程进行求解,为了实现实时仿真的要求,通过神经网络技术学习有限元分析结果再集成到整个系统中.文中给出了该方法在正骨手术仿真中的应用.结果证明,基于该方法建立的仿真系统既体现了生物组织的材料特性又满足了实时仿真的要求.     

胞元模型在骨组织建模中的应用及评价

针对去软组织骨生物力学建模问题,采用有限元仿真手段通过股骨CT体数据集三维几何重建、网格划分、股骨表观密度计算、有限元单元横观各项同性力学模型建立、力学参数确定等几个步骤实现对股骨的力学建模和解算。其中,最关键的工作是力学参数确定,尤其是弹性模量和表观密度关系式的建立。依据胞元理论建立了弹性模量和表观密度的分段函数关系,最终获得股骨力学模型并通过仿真计算得到载荷-轴向应变和载荷-横向应变数据。同时,也基于弹性模量和表观密度经验关系式建立力学模型并进行分析计算提取仿真结果,通过实施生物力学试验提取试验结果,将两种仿真结果与试验结果对比得出:同一块猪股骨,在相同力学环境下,胞元理论力学模型与试验结果轴向应变误差为25.92,横向应变误差为10.04,两种误差均小于经验公式力学模型仿真结果误差,因此,胞元理论力学模型在股骨建模中表现出模型更精确、适用范围更广泛的优势。     

医用排牙多指灵巧手的结构参数优化设计

针对排牙多指灵巧手手指的工作状态,通过D-H坐标的建立,借助于雅可比矩阵和一些结构参数优化的评价指标,利用多目标函数优化的方法,并结合排牙工作的特点和多指灵巧手抓取物体的特性建立约束条件,对手指各项参数进行了优化计算.结果证明：此优化能有效减少灵巧手指的长度,使其各标准综合达到最优.得出了包括1个手掌、3个手指、9个回转关节的灵巧手结构.     

股骨颈骨折固定方式研究

为了对股骨颈骨折内固定治疗方法中的螺钉固定角度、螺钉数量和螺钉组合方式进行合理选择以达到最佳的复位稳定性.建立基于Lindon分型方式,包含不同影响因素,更精确的股骨颈骨折内固定的三维有限元模型,并依据材料属性参数与CT图片灰度值之间的关系为模型赋予非线性的材料性质,模拟生理载荷条件对模型施加载荷.通过对螺钉固定角度模型组的分析,得到不同骨折面角度所对应的最佳的单钉固定角度;通过对螺钉数量模型组的分析,可知在手术条件允许的情况下螺钉数量越多越好;通过对螺钉组合方式模型组的分析,结果表明:3钉呈倒三角放置略优于3钉呈正三角放置,3钉呈正三角放置优于2钉,而2钉平放与2钉斜放的优劣取决于骨折面角度.     

仿生机器蟹的模型建立及优化

在对河蟹腿结构观察和测量的基础上，通过对原始观察数据分析建立了简化的仿生机器蟹腿结构，确定了仿生机器蟹步行机构的初始结构参数，利用仿真软件建立系统的仿真模型，对初始结构参数做了进一步优化，优化结果对仿生机器蟹结构设计起到重要的指导作用。     

全自动包装码垛生产线控制系统设计

介绍了全自动包装码垛生产线工艺流程,设计了以日本欧姆龙公司C200H型PLC为基础的全自动包装码垛生产线控制系统,重点介绍了控制系统的硬件配置、输入输出点分配和软件设计.