人类背包负重步行能量消耗计算模型研究

依据背包负重步行能量消耗相关参数的试验结果,建立数学模型计算能耗,验证其模型的正确性,并探讨背包负重参数对人类步行能量消耗的影响。采用双质量-弹簧模型,类似于人类背包负重行走模型,构建模型运动学方程。结果表明,弹性背包固有频率低于步行共振频率时,能量消耗显著减少;弹性背包能量消耗与人体共振频率附近时增加,且在较高速度或较大负重时更加显著;人体垂直方向位移、相位差以及不同背包参数的净机械功模型计算结果与试验结果基本一致。适宜的弹性背包能有效地减少阻尼、大负重、快速步行时的能量消耗;双质量-弹簧模型计算背包负重行走能耗与试验结果基本吻合,说明该模型建模方法合理,可用于人体背包负重行走能量消耗的预测。     

双足模型步行中的倍周期步态和混沌步态现象

被动行走模型只依赖重力可以在斜坡上形成自然的周期步态.当模型参数改变时,步态随之改变.应用胞映射方法与Newton-Raphson迭代结合来获取被动行走模型周期步态的不动点,消除了迭代方法在初值选取上的随机性,并获得了模型的吸引盆.通过对不同参数的模型的仿真,讨论了参数变化对步态的影响.结果表明,转动惯量增大会导致倍周期步态到混沌步态的产生,足半径减小和质心位置降低也会导致分岔的出现. 关键词： 胞映射 双足步行 倍周期 混沌     

人行桥标准行人激励荷载的构建与验证

基于Young和Ebrahimpour等学者对行人步行荷载竖向激励特征的研究成果,利用傅立叶级数模型构建了行人正常步行状态下的标准荷载激励,并从曲线形状和引起人行桥动力反应两方面与8组实测的步行荷载进行比较,验证了标准步行荷载的准确性。通过理论分析进一步讨论了均方根加速度动力反应arms与动载因子ci和相位角φi的关系,并给出了具有参考价值的结论。     

基于DNA步行器信号放大的便携式传感器检测铅离子

基于Pb2+与底物链(Substrate DNA,sDNA)的特异性识别,以Fe3O4纳米磁珠(Fe3O4 nano-magnetic beads,MB)为基底,便携式血糖仪(Portable glucose meter,PGM)为信号读出系统,利用DNA步行器放大信号,构建了一种灵敏且便捷的用于铅离子(Pb2+)检测...     

容易忽略的答案

今天,我们学习了列分式方程解应用题,收获很大,感触颇深,特别是老师布置的作业使我深受启发,似有拨云见日的感觉.作业是课本上的一道习题:大刚家、王老     

TOD中“T”与“D”因素对小汽车出行距离的减量影响

国内以公共交通为导向的开发（transit-oriented development,TOD）研究大多集中在规划实践领域,对于TOD能在多大程度上降低城市居民小汽车出行距离依然有待明确。基于南京市城市居民出行调查数据,采用家庭所在地800 m范围内有无地铁站点定义TOD中“T”因素,以综合密度、混合度、步行评分作为“D”因素。在控制个人社会经济属性和家庭所在地位置因素的基础上,建立Tobit模型,研究TOD对居民小汽车出行距离的减量影响。通过划分TOD、only-T、only-D、non-TOD等4类家庭居住地,分析边际效应发现,当“T”因素从无地铁站点变为有地铁站点时,小汽车出行距离降低19.6%;“D”因素每增加0.01,小汽车出行距离平均下降0.7%;当“T”与“D”因素综合作用时,小汽车出行距离下降43.4%。依据上述研究结论,提出从only-T向TOD、从non-TOD向only-D转变的规划建议。     

走路的力学

本文通过静力学理论分析人在走路时要保持平衡稳定需要掌握的要领     

弹簧刚度对被动步行的稳定性影响

由人类步行的生物力学研究得到启发,在被动双足步行机器人的髋关节处引入了扭簧,并通过仿真和试验研究了弹簧刚度对被动步行稳定性的影响.在仿真中,用胞映射方法计算被动步行机器人的吸引盆,并用吸引盆来衡量机器人的稳定性,研究了弹簧刚度对被动步行吸引盆大小的影响. 仿真结果表明, 吸引盆随着弹簧刚度的增大而增大. 在试验中,使机器人在各弹簧刚度参数下沿斜坡向下行走100次,记录下行走到头的次数作为稳定性的度量. 试验结果表明, 存在一个大小适中的弹簧刚度使机器人稳定性最大. 对弹簧提高机器人稳定性的原因进行了分析,对造成仿真与试验之间差异的原因进行了分析.      

高自由度双足机器人数学模型及步行控制研究

基于ZMP理论及位姿矩阵,采用了相对重心以及相对坐标系的数学描述方法,对17自由度双足机器人步行稳定性控制进行数学建模研究．所建立的数学模型能够描述机器人稳定性控制．并经过Matlab数学计算和仿真研究,验证了所建立的模型可以描述双足机器人的步行规律,在理论上达到了双足机器人步行稳定性的控制目的．最后通过VC 把整个模型封装成一个可视化系统,便于将所研究的模型应用到实际的控制中,为未来机器人的实时控制的研究提供了技术支持．     

用于截瘫FES行走的三维上肢力动态测量系统

功能性电刺激(FES)技术已被广泛用于截瘫病人行走能力的恢复,但作为评估截瘫FES行走效率的重要指标,三维上肢力状况的研究至今仍十分有限,亟待深入开展。本文研制出了一套可用于截瘫FES行走的三维上肢力动态测量系统,该系统在一个标准步行器框架上装备有 12个应力应变片电桥,通过专用的隔离放大及A/D转换装置与计算机相连,经过标定后,截瘫FES行走时的上肢支撑力数据就可以被系统实时获得并显示。测力系统在应变片位置的确定以及“冗余-优化”方法的采用等多个方面保证了测量的可靠性和准确性,后续的校准实验显示系统的非线性、交互干扰和力学精度误差分别小于 2. 901%, 3. 188%和 1. 01%。研究中,一例截瘫患者作为志愿者按照正常的FES行走训练程序进行了相关测试,以验证新系统在行走能力评估方面的临床前景,结果表明其可用于: 1)截瘫FES行走效率的评估; 2)病人自我训练的控制指导; 3)作为反馈信号选择一种有效的FES模式和阵列。