MASA展示外骨骼机器人辅助装置

美国家航空航天局（NASA）网站近日公布了一段关于其最新外骨骼机器人的演示视频。这款名为X1的外骨骼机器人重约26千克,有10个自由度,包括4个电动关节和6个被动关节。X1将穿戴者的下肢包裹,并通过背带装置从肩膀绕回腰间,在关节、膝盖和臀部等部位设置辅助装置,可让穿戴者灵活运动。     

外骨骼机器人技术研究综述

外骨骼是指为生物提供保护和支持的坚硬外部结构.外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、融合、移动计算,为作为操作者的人提供一种可穿戴的机械机构的综合技术.本文简要介绍了军事领域外骨骼世界机器人技术的发展现状与趋势.     

基于PPG的可穿戴设备心率检测方法

针对现有可穿戴设备的心率检测方法由于未对人体状态进行分类判别,而导致运动状态下存在估计精度不高、适用性不强的问题,首先,利用基于PPG可穿戴设备采集的数据对人体状态进行分类;其次,根据分类后人体信号特征,进行低通滤波,降低高频信号干扰,利用基于PPG的心率检测方法给出人体不同状态下的心率检测结果;最后,对所提出的心率检测方法进行实验验证。结果表明,该方法能够准确检测并实时处理心率信号,有效提高了人体不同状态下心率信号的测量精度。     

面向士兵体力增强的单兵助力机器人设计

为了解决士兵负重携行时体力消耗过大,易于出现骨骼肌肉损伤的问题,设计了一款士兵体力增强的无动力助力机器人,可实现士兵负重能力与持续作战能力的提升。结合人体运动负重原理,采用相容性的机构设计、变刚度的柔性仿生脊柱设计、四边形铰链式结构的自适应膝关节设计等关键技术,对单兵助力机器人采用了拟人化结构设计,确保了与士兵的有效融合,能够协助士兵在战场上负载装备而不影响其战术动作;利用ANSYS软件对其关键零/部件进行强度分析,以验证整体结构设计的稳定性和正确性,仿真结果表明,单兵助力机器人安全可靠,能够有效协助士兵携行负重。对单兵助力机器人的应用前景进行了分析,对士兵体力增强的研究具有一定的指导意义。     

基于PVDF压电传感器的智能外骨骼的研究

针对目前外骨骼助力过程中的运动识别问题,提出了一种在运动过程采集上肢控制肌群的压电信息的采集方法,实时获取运动状态下控制肌群的压电信息,提高人机感知交互的能力,该采集方法能够有效采集和监测人体运动时控制肌群的压电信息。制作了基于PVDF的上肢控制肌群压电信息采集传感器,从实验过程中采集到的压电信号表明:该系统能够通过采集上肢在运动过程中的压电信号来识别上肢的运动意图,从而证明该控制肌群压电信息采集的原理、结构和计算方法是正确的。     

温度对锂硫电池放电过程的影响

为深入研究液相扩散过程对锂硫电池放电过程的影响,采用充放电测试、循环伏安测试了不同温度下锂硫电池的电化学性能,采用电子扫描显微镜观察分析了不同温度下放电后的正极形貌.实验结果表明,温度降低引起电解液粘度增加,离子在电解液中的扩散系数降低;当温度低于10℃时,锂硫电池的放电性能明显恶化,低放电平台容量的降低是电池性能恶化的主要原因.循环伏安测试分析表明,锂硫电池的低放电平台是扩散控制过程,受温度影响较大.离子在电解液中的扩散过程受限引起碳骨架的钝化,进而造成低放电平台活性物质未充分反应,这是锂硫电池放电过程受温度影响的主要原因.     

多通道特征级联的人体目标再识别

人体目标再识别是视频监控等应用的关键问题之一,文章从特征级联和组合的角度研究了人体目标再识别问题。分析了局部特征集成(ELF)方法的缺点,研究了多通道特征级联的再识别性能,并将提出的级联特征与其他特征进行了组合,最后在公共图库上进行了广泛的验证和比较实验。实验结果表明,与ELF等其他特征相比,文章提出的多通道级联特征和组合特征可获得相当或更好的人体目标再识别性能。     

PSPICE仿真的测试性验证方法

阐明了对复杂电子设备测试性进行验证的重要性,介绍了PSPICE软件的特点,对基于PSPICE仿真的电子设备测试性验证方法进行了研究,提出了电子设备测试性验证的具体方案.在确定电子设备测试性验证指标的基础上,通过实例分析对方案进行验证,并对实验结果进行了分析,总结了验证过程中存在的问题.实验表明,基于PSPICE仿真的测试性验证方法是可行的.     

基于SNR的烟幕干扰效果仿真

烟幕对红外等电磁波具有吸收、反射和散射特性,可导致导引头上接收的能量大大衰减,从而降低导弹的命中概率.针对外场烟幕性能测试受气象条件和环境因素的影响较大,对准确评估抗红外烟幕遮蔽性能存在较大困难的情况,结合气象条件从烟幕透过率的变化引起导引头信噪比变化的角度,建立了烟幕干扰效果的评估模型,通过计算机仿真,得出了烟幕对红外制导导弹的干扰效果.通过试验对其中的一些结论进行了实验验证,结果表明计算结果能够与实验数据较好吻合.     

高温空气下C/SiC复合材料力学性能测试

测试了C/SiC复合材料在高温空气下的压缩、弯曲和拉伸性能,利用扫描电子显微镜分析复合材料在室温与高温条件下的断口微观形貌。结果表明:从室温升温到1 000 ℃测试温度时,C/SiC复合材料的压缩强度由247 MPa降低至78 MPa,性能降低68%;弯曲强度由480 MPa降低至277 MPa,性能降低42%;拉伸强度由247 MPa降低至152 MPa,性能降低38%。高温氧化导致界面退化,损伤材料基体与碳纤维结构,加剧了纤维断裂程度,改变了纤维与基体的结合状态,纤维增韧机制逐渐消失,导致复合材料性能下降。     

圆形减压环力学试验与壁厚对其耗能性能的影响

圆形减压环主要由钢管、铝管套筒和钢丝绳组成,由于其耗能特性强,因此在被动防护系统中得到了广泛应用。在边坡防护工程中,将钢丝绳一端固定,另一端连接在防护阻挡结构上,通过钢管与铝管套筒的摩擦和钢管的大变形来散耗冲击动能。首先分析了圆形减压环的工作原理,并对其力学性能进行了拟静力试验,再利用ANSYS/LS-DYNA软件,研究了圆形减压环在荷载作用下,不同钢管壁厚对其耗能性能的影响。结果表明：随着钢管壁厚的增加,圆形减压环的启动荷载也随之增大;在低速荷载作用下,钢管壁厚对圆形减压环的耗能性能影响较弱,但是随着加载速度的提高,钢管壁厚对其耗能性能的影响明显增加,耗能总量上升明显。     

落石冲击作用下环形网耗能性能数值分析

环形网作为被动柔性防护系统中主要的耗能构件,对其耗能性能的研究显得尤为重要。根据被动柔性防护系统中环形网受到的约束条件,对环形网的计算模型进行了简化处理。采用ANSYS/LS-DYNA软件对环形网进行了动力有限元分析,考察了落石尺寸、冲击速度等因素对环形网耗能性能的影响。分析结果表明：落石的下降距离、最大加速度均随落石直径的增大而减小;落石的直径越小,冲击速度越大,环形网越容易被破坏。动力有限元分析的结论可为环形网在防护工程中的应用提供参考。     

高速互连网络中基于网卡的归约计算硬件卸载机制

聚合通信广泛应用于高性能计算的研究和工程领域。在大规模的科学和工程计算中,聚合通信开销占据很大比例,有时甚至可达到全部消息传递开销的80%,是高性能计算系统的性能瓶颈。因此提出了一种基于网卡的归约计算硬件卸载机制,通过在网卡上嵌入归约操作逻辑部件,实现了数据在传输过程中的计算,减轻了CPU的负担,降低了通信延迟。通过FPGA平台实现了16节点的归约操作实验,并基于xNetSimPlus模拟器模拟了不同节点规模的归约操作。实验证明,卸载机制能有效减少聚合通信中归约操作的时间,所提支持归约计算的网卡卸载机制最高可以加速归约操作2.71倍。     

起步过程中离合器半接合点的试验研究

离合器接合过程半接合点的确定和控制参数的选取是提高自动变速车辆起步品质的关键。在试验的基础上 ,得出了离合器半接合点的变化特点 ,选择以离合器主、被动轴转速差Δnec作为控制参数使车辆的起步过程具有一定的自适应性。     

小水线面双体船单点硬搁浅数值仿真分析

利用非线性有限元数值仿真技术,对某 SWATH 典型实船单点硬搁浅过程进行研究,得出小水线面船搁浅过程中的搁浅戢荷、能量吸收、结构损伤特性和运动情况.结果表明,小水线面搁浅过程中 X 方向的搁浅载荷是主要载荷,结构的损伤变形只波及触底区域附近结构,搁浅部位支柱的应力不高,没有明显的塑性变形,搁浅损伤路径略向船体内侧倾斜,SWATH 的潜体壳板和潜体纵骨发挥了重要的吸能作用,经历搁浅第一阶段后小水线面船的刺余动能大部分转换为 X 向平动动能,少部分转化为 Z 向平动动能及绕 X 轴和 Z轴的旋转动能.     

改进的组网雷达目标跟踪数据关联算法

基于高逼真多假目标干扰在组网雷达进行数据处理时可能会极大地增加中心站的计算量,降低数据关联正确率,提出一种改进的双门限快速数据关联算法,利用无源侦察设备所测的目标属性参数与空间状态参数的联合统计距离,对有源雷达与无源侦察装备协同的数据关联进行改良。通过仿真比较得出改进算法不仅可以对目标成功地进行跟踪,降低目标位置均方根误差,而且运算时间要比传统的JPDA大为缩短,验证了算法的有效性。     

均衡聚类市场拍卖机制的异构无人机集群任务规划方法

针对大规模异构无人机集群的全局任务规划问题,提出一种基于均衡聚类市场拍卖机制的任务规划方法。对无人机群协同合作完成任务的场景进行分析,综合任务聚类和无人机联盟的优势,建立了通用性较高的任务规划模型。考虑到对无人机群负载均衡的需求,融合和改进了K-means聚类算法和市场拍卖机制,形成一种综合考虑路程消耗和任务消耗的均衡聚类市场拍卖算法。在拍卖过程中引入平衡参数,通过计算旅行商问题来修正平衡参数,保证无人机群在负载均衡的同时整体成本不断降低。仿真结果表明,使用均衡聚类市场拍卖机制的任务规划方法能够在较短时间内完成异构无人机群的复杂任务规划,保证无人机群负载均衡的同时,整体成本和总时间上也有较好表现,具有一定的实际应用价值。     

基于CFD的磁射流抛光去除机理分析

应用计算流体动力学(CFD)方法分析了一种新型精密抛光技术——磁射流抛光的材料去除机理。磁射流抛光中,含有磨料的磁流变液射流被喷嘴出口附近的局部外加纵向磁场磁化,产生准直的硬化射流束来进行相对远距离的精密抛光。介绍了磁射流抛光的原理和实验装置,分析了磁流变液聚束射流的形成,通过一系列定点抛光实验研究了磁射流抛光工艺的材料去除分布特征,利用计算流体动力学的方法分析了垂直冲击和倾斜冲击情况下,磁流变液射流与工件表面相互作用时径向流场功率密度的分布特征。实验结果和仿真计算结果表明:磁流变液射流在工件表面径向扩展流动产生的径向剪切作用导致了材料去除;CFD方法能模拟抛光区去除率的三维分布,因此可以准确地预测抛光区形状。     

PCP系统的优化对船舶水下电场的抑制作用

为了达到抑制水下电场特征的目的,需要使船身电位保持均匀。采用边界元法建立了空气-海水两层介质中的船体模型,通过改变牺牲阳极阴极保护系统中牺牲阳极的数量和分布,定量计算了不同保护状态下的船身电位和水下电场,并进行了实验室船模实验。仿真和实验结果均表明:对阴极保护系统进行合理的设计,使阳极与腐蚀区域之间保护电流的作用距离缩短并使多个阳极共同承担同一区域的防腐功能,能够降低单个阳极输出保护电流的强度,提高船身电位的均匀化程度,在达到防腐效果的同时起到抑制水下电场的目的。