为解决由于下肢肌力衰退、骨关节疾病、心脑血管疾病、脊髓损伤等导致的半失能老人下肢运动功能障碍问题(如无法独立完成行走、站立、坐下等基本生活动作),提出了一种具有辅助行走、辅助落座、辅助搬移功能的移动辅助机器人结构设计方案。针对人体尺寸分布规律,对结构部件进行了尺寸计算。为保证机构具有足够的结构强度,对关键部件进行了有限元仿真分析。在此基础上,建立了人-机耦合系统模型,完成了人-机耦合情况下的运动学仿真。提出了移动辅助机器人硬件系统设计方案,搭建了电气系统连接,完成了硬件电路设计。为验证理论成果的正确性,加工了实验样机,进行了相关实验。

随着我国老龄化社会趋势日益加重,半失能老人将成为一个十分庞大的群体,给养老机构及护理机构带来巨大压力。半失能老人绝大多数患有下肢运动功能障碍,无法独立行走。针对半失能老人这一群体,提出了行走辅助轮椅结构设计方案,并对关键部件进行了力学仿真及人机耦合情况下的运动学仿真,搭建了行走辅助轮椅系统框架。为验证理论设计的正确性,加工了行走辅助轮椅实验样机,并完成了相关实验。研究结果为设计行走辅助轮椅提供了理论基础。

利用平面多闭环连杆机构,提出一种可变形机翼结构,并对该结构进行数学建模,利用结构数学模型,在Matlab中进行了机构的运动轨迹仿真分析。为了验证机构曲率调节能力及气动特性,建立了机构的三维模型,进行了运动学仿真及空气动力学仿真分析。为了获得更好的气动特性,基于传统人工鱼群优化算法,提出一种改进的人工鱼群优化算法,利用经典优化算法测试函数测试了该算法的性能。采用该优化算法对可变形机翼进行结构优化。在理论研究的基础上,加工了实验样机,并进行了相关实验测试。

基于被动行走原理,建立了被动两杆行走模型,推导了系统动力学方程并进行了数值求解。在此基础上,设计了4种能量转化模块及被动助力关节。结合人体工程学,设计了无动力外骨骼结构并进行了运动学仿真。利用理论研究成果,加工了原理样机,进行了相关测试及实验。

为有效解决下肢肌肉功能退化及中风偏瘫等疾病导致的老年人下肢运动功能障碍,从康复医学的角度,分析了康复运动对下肢功能障碍患者恢复的重要性,结合人体生理结构,建立了人体肌骨模型,进行了肌骨仿真分析。为了准确判断患者的运动意图,设计了3种外骨骼专用传感器。在此基础上,提出了力感知助力关节结构方案,并设计了下肢动力外骨骼整体结构,进行了人机耦合运动学仿真分析。在结构设计的基础上,设计了下肢外骨骼的硬件及电气系统。为了验证理论研究的正确性,加工了外骨骼实验样机,进行了相关实验。实验结果说明,设计的外骨骼专用传感器可以准确获取相应信号,助力关节可以提供较大的关节助力,设计的下肢动力外骨骼能够准确判断患者的运动意图,可以长时间稳定安全地进行平地行走及斜坡行走。

刺激输出模块作为深部脑刺激器（deep brain stimulator，DBS）的核心，高效率、体积紧凑是其设计的关键，但其微功率脉冲式的输出特点，常规的设计方法不能满足应用要求，为此本文提出了基于微控制器的新颖的直流变换电路——混合模式动态脉冲式非反向升降压电路，并针对锂离子电池供电对设计参数进行了优化。实验结果显示，在整个输出范围内，模块的转换效率均保持在30％以上，在输入电源附近，效率更是可获得高达80％。该刺激输出模块设计满足了小体积、低功耗的设计要求，可应用到DBS的设计中，用于产生治疗所需的刺激脉冲。

本文详细论述了振动周期和对数据衰减率的测量方法如何设置测量系统的各部件和如何用单片机实现信号自动采集的硬，软件原理。通过试验检验，这套信号自动采集系统可以将时间间隔的测量精度提高到１００μｓ从而保证了粘度测量的高精度要求。

本文介绍了充气笛管的使用工况及密封失效现状,阐述了密封失效给设备和系统产生的危害和修复难度,从充气笛管具体结构和安装方法等方面综合分析了导致充气笛管密封失效的主要原因,提出了解决密封失效关键难题的改进措施,最后还指出了实施改进措施时的注意事项,保证粉煤锁斗罐加压过程中稳定、安全运行。

磁流变弹性体(MRE)具有比磁流变液更好的控制性能;它在结构振动半主动控制中有着广泛的应用。对国内外MRE夹层梁的动力特性研究进行了综述,阐述了MRE夹层梁的材料本构模型、理论建模方法和实验分析研究成果。最新的研究成果表明:磁流变夹层梁的固有频率可通过控制外加磁场的大小及位置进行增大或减小。同时对研究内容进行了总结,并对该领域未来研究方向进行了展望。

采用磁流变阻尼器（MRdamper）进行半主动控制分析时，建立较为精确的MRdamper力学计算模型是关键因素之一。目前常用的MRdamper力学计算模型有Bingham模型、Sig—moid模型、双Sigmoid模型与通用Sigmoid模型等，但这些力学计算模型均不能同时描述MRdamper的惯性效应、剪切稀化现象和蓄能器刚度影响等。基于此，提出了一个新的MRdamper力学计算模型——可调Sigmoid模型，并与现象模型试验结果进行对比研究。仿真计算结果表明：可调Sigmoid模型简单易理解，且能很好地描述MRdamper的惯性效应和剪切稀化现象，在描述低速区和高速区的非线性滞回特性时，所运用的物理概念更为清晰，具有很强的可调通用性。