發(fā)布時間：2023-04-06 18:40:24
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的系統(tǒng)動力學(xué)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
(一)一般資料。選取2012年12月至2013年12月我院接收的手術(shù)室護理實習(xí)生78例，按數(shù)字法隨機分為觀察組與對照組各39例，其中觀察組男5例，女34例，年齡19-23歲，平均年齡(21±1．4)歲，本科學(xué)歷13例，大專學(xué)歷19例，中專學(xué)歷7例;對照組男4例，女35例，年齡18-24歲，平均年齡(22±2．0)歲，本科學(xué)歷11例，大專學(xué)歷20例，中專學(xué)歷8例。兩組護生在性別、年齡及學(xué)歷等方面無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0．05)，具有可比性。
(二)方法。兩組護生均采取臨床教學(xué)方式，其中對照組給予常規(guī)臨床教學(xué)方式，觀察組給予互動溝通教學(xué)模式，具體措施為護生在進入手術(shù)室之前，通過與帶教老師互相介紹自身性格特點，增進與帶教老師的了解，培養(yǎng)護生的愛崗敬業(yè)精神，使其充分了解到工作的意義，發(fā)揮其主動性與積極性;帶教老師積極介紹科室相關(guān)的規(guī)章制度，熟悉手術(shù)室的基本布局，減輕其陌生感，使其以最快的速度適應(yīng)手術(shù)室環(huán)境;盡量做到“一對一”帶教，根據(jù)護生的特點合理安排教學(xué)任務(wù)，過程中動態(tài)評估護生的手術(shù)室?？浦R的掌握情況，對護生的意見與建議要定時反饋;帶教老師要關(guān)心護生的心理狀態(tài)，了解其學(xué)習(xí)過程中所遇到的困難，并及時給予幫助。
(三)評價標(biāo)準(zhǔn)。帶教老師根據(jù)學(xué)生的日常表現(xiàn)、理論知識、操作技能、管理能力等評估護生的出科學(xué)習(xí)成績，并按照上述四項指標(biāo)評估護生對自身學(xué)習(xí)的滿意度，評分≥90分為非常滿意，70-89分為基本滿意，＜70分為不滿意。
(四)統(tǒng)計學(xué)分析。采用SPSS17．0統(tǒng)計學(xué)軟件對所得數(shù)據(jù)結(jié)果進行統(tǒng)計學(xué)分析。計數(shù)資料采用2檢驗，計量資料采用(x±s)來表示，組間比較應(yīng)用配對t檢驗，P＜0．05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
二、結(jié)果
(一)兩組護生理論及操作考核成績比較。通過比較分析，觀察組的理論、操作考核成績優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0．05)
(二)兩組護生對自身學(xué)習(xí)情況的滿意度分析。通過采取互動溝通教學(xué)模式，觀察組對自身學(xué)習(xí)情況的滿意度高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0．05)
三、討論
互動溝通帶教模式即是師生互動、護生互動，帶教老師指導(dǎo)護生進行積極有效的溝通交流，共同創(chuàng)造一個互動和諧的帶教氛圍。常規(guī)的帶教方式重點主要集中在對護生的知識及技能的培養(yǎng)上，提倡循序漸進的帶教方式，忽略調(diào)動護生的主動性，使其在工作時缺乏合作意識?；訙贤ǖ慕虒W(xué)模式強調(diào)培養(yǎng)護生積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度，以護生為中心，根據(jù)每個護生的具體特點，進行因材施教，并及時對護生所掌握的理論與實踐知識進行反饋，動態(tài)評估每一階段的學(xué)習(xí)效果，從而提高了護生的整體素質(zhì)與業(yè)務(wù)水平?；訙贤ń虒W(xué)模式主要是通過以下幾點增強護生的學(xué)習(xí)效率，首先要營造一個和諧輕松的學(xué)習(xí)氛圍，減輕護生對手術(shù)室的恐懼感，帶教老師以熱情、友善的態(tài)度向護生介紹環(huán)境及規(guī)章制度，讓護生的心理有一個適應(yīng)的過程，再介紹本科室的護士長及其他帶教老師;其次即要定時安排師生座談會，通過護生與帶教老師相互提出問題、討論問題并解決問題，為護生提供一個主動表現(xiàn)自己的機會，培養(yǎng)其與他人的合作性;再次要鼓勵護生之間相互學(xué)習(xí)、相互補充、相互幫助，對各自的學(xué)習(xí)經(jīng)驗及學(xué)習(xí)成果與大家共同分享，增加護生的學(xué)習(xí)興趣;最后要著重培養(yǎng)護生的人際溝通能力，在給患者做術(shù)前訪視及術(shù)后隨訪時，注意言辭，要求護生所用語言通俗易懂并實事求是，在了解患者需求的同時保護患者的隱私，為護生在以后臨床工作積累經(jīng)驗。
四、總結(jié)
中科院上海天文臺研究員、博士生導(dǎo)師，星系動力學(xué)團組首席，中國科學(xué)院“百人計劃”入選者沈俊太就志在解開謎團，努力帶給更多人對宇宙的神秘向往，吸引越來越多的星空探秘人不斷探索未知領(lǐng)域?？蒲心_步繞地球一圈，回到祖國后的沈俊太，喜人成績接踵而來，而他卻總是說，需要繼續(xù)努力才能不斷前進。走近宇宙
自幼成長于普通農(nóng)村家庭的沈俊太，盡管當(dāng)時的教育條件非常落后，但他依然以優(yōu)異的成績考取了山西省重點中學(xué)臨汾一中，并在那里逐漸對物理科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。高考那年，他以優(yōu)異的成績考入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)。在大學(xué)校園濃厚的科研氛圍中，沈俊太不僅增長了知識，也開闊了自己的視野。
本科畢業(yè)后，沈俊太踏上了東行的航班，飛抵大西洋彼岸的美國。此后，他的學(xué)術(shù)之路便越走越遠，而身后留下的是一串星光熠熠的印記。1999年，他在美國西北大學(xué)物理與天文系獲得碩士學(xué)位；2005年，在美國羅格斯大學(xué)獲得天體物理博士學(xué)位。值得一提的是，沈俊太的博士論文榮獲2006年度羅格斯大學(xué)Richard J.Piano博士論文獎。同年，29歲的沈俊太作為Harlan Smith冠名博士后，開始了在德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的科研工作。無論是“博士論文獎”，還是“Harlan Smith冠名博士后”，都是這兩所著名大學(xué)里中國留學(xué)生首次獲得的榮譽。
遨游在神秘的宇宙，沈俊太主要從事星系結(jié)構(gòu)及動力學(xué)研究。在銀河系的動力學(xué)結(jié)構(gòu)中，他在棒旋星系，超大質(zhì)量黑洞的測量，星系翹曲等諸多領(lǐng)域都做出了重要貢獻。首次用無碰撞多體模擬的方法產(chǎn)生出了接近現(xiàn)實的p棒星系，并首次發(fā)現(xiàn)了雙棒轉(zhuǎn)動速度的波動性，此模型可成功解釋雙棒星系的眾多觀測特征；通過對星系建立基于軌道迭加的自洽動力學(xué)模型，精確測量出了超大黑洞的質(zhì)量和星系暗物質(zhì)暈的質(zhì)量分布。
4年后，沈俊太入選中科院“百人計劃”，作為杰出海外人才回到了祖國的懷抱。落戶中科院上海天文臺的他，繼續(xù)從事著星系動力學(xué)的前沿研究。
其實早在回國之初，沈俊太還在學(xué)習(xí)重新適應(yīng)國內(nèi)的新環(huán)境，甚至比在美國時還要加倍努力。“因為競爭激烈，在天文學(xué)領(lǐng)域，國內(nèi)最近幾年發(fā)展迅猛?！鄙蚩√忉尩?。他說，走得很快，是因為自己在一艘走得比其他船都要快的大船上。他所指的“大船”，無疑是正在飛速發(fā)展的中國。
經(jīng)過自己的不懈努力，沈俊太陸續(xù)獲得了國家自然科學(xué)基金等各項項目的資助，并作為科研骨干參與了自然科學(xué)基金委重點項目。他也參與了兩項國家“973”重大科學(xué)研究計劃，并取得了令人矚目的良好成績。他還為陸琰院士組織編寫的《現(xiàn)代天體物理》一書撰寫了“銀河系結(jié)構(gòu)與動力學(xué)”等章節(jié)。他發(fā)表的多篇第一作者或通訊作者論文已經(jīng)被國際天文學(xué)權(quán)威教科書《星系動力學(xué)》《星系的形成與演化》及劍橋大學(xué)Gilmore教授主編、Springer科學(xué)出版社出版的最新國際天文百科全書“Planets，Stars and Stellar Systems”等著作多次引述。
這些科研成果也讓沈俊太逐步躋身于天文學(xué)國際專家行列。
探秘銀河動力學(xué)
多年來，銀河系的演化一直是天文學(xué)研究的熱點領(lǐng)域。銀河系是一個巨大的旋渦星系，學(xué)界通常認(rèn)為它由星系盤、中心核球以及暗物質(zhì)暈組成。近年來，沈俊太團隊對銀河系的核球結(jié)構(gòu)做出了嶄新的全面認(rèn)識，提出了銀河系核球是個“偽核球”，并不包含一個顯著的經(jīng)典核球。
2010年，沈俊太基于高精度多體模擬研究了銀河系核球的動力學(xué)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)一個棒旋星系模型與核球的眾多觀測數(shù)據(jù)吻合得極好，這表明銀河系核球其實就是側(cè)面看到的棒；它主要是由原初的星系盤通過自身動力學(xué)不穩(wěn)定性增厚而產(chǎn)生的“偽核球”。所謂“偽”，是相對于經(jīng)典核球而言――經(jīng)典的星系形成理論預(yù)言核球應(yīng)該是在星系并合過后產(chǎn)生的。
目前的星系形成理論認(rèn)為，像銀河系這樣大質(zhì)量的棒旋星系的形成，必須經(jīng)過若干次星系并合的過程，而星系并合不可避免地會在星系中心形成顯著的經(jīng)典核球。所以根據(jù)沈俊太的這項研究，現(xiàn)有的星系形成模型必須在星系尺度上有大的改進以解釋眾多類似銀河系的大質(zhì)量純盤星系，這也是目前研究星系形成和演化的一個尚未解決的重要難題，而沈俊太領(lǐng)導(dǎo)的該研究無疑為解決此難題開辟了新的窗口和思路。
沈俊太團隊的研究很快引起了國際天文學(xué)界諸多國外專家的高度關(guān)注，美國國家光學(xué)天文臺的網(wǎng)站首頁報道了沈俊太參與完成的銀河系核球區(qū)恒星巡天工作及他主導(dǎo)的動力學(xué)模型工作。而沈俊太的這項研究并沒有止步。在他的指導(dǎo)下，上海天文臺博士后李兆聿在銀河系結(jié)構(gòu)研究中也取得了新的進展：在分析沈俊太給出的銀河系高精度模型的基礎(chǔ)上，他們發(fā)現(xiàn)銀河系核球區(qū)存在一個奇特的垂向X型結(jié)構(gòu)，并對其做出了令人信服的動力學(xué)解釋。他們對銀河系核球模型進行了更仔細(xì)的分析，發(fā)現(xiàn)模型中也存在一個顯著的X型結(jié)構(gòu)，其與銀河系的觀測數(shù)據(jù)符合得很好。這一重要發(fā)現(xiàn)使利用數(shù)值模擬來“觀測”盒狀核球的形成過程成為可能。
緊接著，星系動力學(xué)團組進一步探究了核球的X型結(jié)構(gòu)。他們驗證了帶有X型結(jié)構(gòu)的盒狀核球確實有規(guī)可循――源于棒結(jié)構(gòu)中的恒星運動.指出先前理論工作推測的“香蕉型”軌道家族可能并非X型結(jié)構(gòu)的主要組成部分.并提出了可供未來的銀河系巡天觀測驗證的理論預(yù)言。此外.他們還發(fā)現(xiàn)恒星視向速度與銀經(jīng)方向的自行也存在明顯的相關(guān)性。
上海天文臺星系動力學(xué)團組的核球系列論文在短短幾年內(nèi)已被國際同行引用兩百余次，并且被眾多權(quán)威綜述論文以及劍橋大學(xué)主編的國際參考書收入并配發(fā)原圖。與此同時，沈俊太的工作得到了國內(nèi)外同行的極大關(guān)注，他多次受邀在知名國際會議上闡述自己的研究成果，例如國際天文學(xué)聯(lián)合會會議的特邀綜述報告，第五屆東亞數(shù)值天體物理會議的一小時特邀講座，紀(jì)念林家翹先生創(chuàng)立密度波理論五十周年的國際研討會的邀請報告等，他也是國際專業(yè)會議“盤星系動力學(xué)”的兩個共同主席之一，并擔(dān)任國際天文聯(lián)合學(xué)會會議“Galaxy evolution through secular processes”的科學(xué)委員會成員。鑒于沈俊太取得的這些突出學(xué)術(shù)成績，他還應(yīng)邀成為了美國自然科學(xué)基金委的會議評審專家，負(fù)責(zé)評審星系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的申請書，并且在2016年獲得英國皇家學(xué)會的牛頓高級學(xué)者基金資助。
揭秘雙棒星系
沈俊太關(guān)于銀河動力學(xué)的研究無疑是他近年來重要的學(xué)術(shù)成果，并讓他蜚聲國際。而在其他研究方向上，他也絲毫沒有減慢腳步，同樣取得了令人矚目的成果。
“我們生活在銀河系之中，曾經(jīng)我們以為銀河系是一個普通的旋渦星系，現(xiàn)在已知道它原來是一個棒旋星系?！鄙蚩√告傅纴?。其實，大部分旋渦星系都像銀河系一樣，因為星系盤自身的不穩(wěn)定性而在星系中心形成由大量恒星聚集而成的“棒”狀結(jié)構(gòu)，這一類星系被稱為“棒旋星系”。其中，還有一個子類的棒旋星系很特殊，它們包含兩個棒，小棒嵌在大棒中.因其“二”而被稱為雙棒星系。
特殊不意味著它們很罕見，其實光學(xué)和紅外的觀測發(fā)現(xiàn)雙棒星系相對比較常見――約四分之一的早型棒旋星系是雙棒星系。由于通常這兩個星系棒的轉(zhuǎn)動速度和尺度都不相同，它們之間也進行相互作用，因此此類星系有諸多非常奇特的動力學(xué)特性。
然而，天文界對此類特殊棒旋星系的形成條件和過程一直沒有定論。此前一些理論認(rèn)為，大量氣體的存在是形成中心小棒并同主棒解耦的必要條件。沈俊太與英國中央蘭開夏大學(xué)教授Debattista共同指導(dǎo)中國科學(xué)院上海天文臺博士研究生杜敏，在雙棒星系的形成與演化理論研究中取得了新進展。他們通過不含氣體的多體數(shù)值模擬方法研究棒旋星系的形成和演化，并通過系統(tǒng)探索參數(shù)空間，發(fā)現(xiàn)在純盤星系中心加入以有序運動為主導(dǎo)的動力學(xué)冷盤可以成功產(chǎn)生這種奇特的雙棒結(jié)構(gòu)。“當(dāng)小棒與大棒平行時，小棒的強度比較弱但轉(zhuǎn)動更快些，而當(dāng)二者垂直時，小棒的強度比較強但轉(zhuǎn)動比較慢?！鄙蚩√v述著雙棒星系在形成后呈現(xiàn)出的有趣的動力學(xué)特性。
目前該工作已經(jīng)于近期發(fā)表在國際核心期刊《天體物理雜志》上，并且已經(jīng)得到國際同行的關(guān)注。
闡明核環(huán)形成機制
在棒旋星系的長期演化過程中，
“棒”扮演了很重要的角色。其中最主要的一個方面就是星系棒可以驅(qū)動氣體內(nèi)流至星系中心區(qū)域，從而形成新的恒星。因而棒被認(rèn)為可以重新分布星系的物質(zhì)、角動量及能量。
在棒旋星系中，科學(xué)家經(jīng)?？梢杂^測到很多由棒產(chǎn)生的氣體子結(jié)構(gòu)，例如在棒旋轉(zhuǎn)方向的前側(cè)會出現(xiàn)高密度塵埃帶，以及在星系中心附近具有很強恒星形成率的核環(huán)。顯然這些結(jié)構(gòu)的特征和產(chǎn)生條件與寄主星系特別是星系棒的性質(zhì)息息相關(guān)，但學(xué)術(shù)界此前對核環(huán)的形成條件、形狀、及大小等重要問題都沒有進行系統(tǒng)地解決。
沈俊太說：“之前的研究通常認(rèn)為核環(huán)的位置接近于星系的某一特定半徑――內(nèi)林德布拉德共振（ILR）半徑，或在兩個ILR半徑之間，然而這些共振半徑嚴(yán)格來講僅在星系棒擾動較弱時才有意義。”
上海天文臺博士研究生李智在沈俊太與韓國首爾國立大學(xué)金雄泰教授的指導(dǎo)下，對棒旋星系中的核環(huán)進行了系統(tǒng)細(xì)致的數(shù)值模擬研究。他們利用高精度流體數(shù)值模擬，通過系統(tǒng)探索參數(shù)空間，發(fā)現(xiàn)模擬中的棒旋星系可以產(chǎn)生兩種核環(huán)，一種近似圓形并在棒的短軸方向輕微拉伸，另一種具有很高的橢率并和棒的主軸方向平行。
此外，他們還對核環(huán)的形成機制提供了新的解釋：由于核環(huán)是由氣體損失角動量（旋轉(zhuǎn)的能力）而落入星系中心堆積而成的，所以核環(huán)的位置取決于氣體的總角動量損失，以及星系中心的勢場分布。前者受星系中非軸對稱結(jié)構(gòu)的特性控制.如棒的強度、軸比和轉(zhuǎn)動速度；而后者取決于星系中心軸對稱結(jié)構(gòu)，如核球的大小，質(zhì)量分布。
“共振半徑解釋僅僅提供了一個核環(huán)形成的寬泛范圍，而我們的核環(huán)形成機制則可以更準(zhǔn)確地預(yù)言核環(huán)的大小及形狀，因此適用面更廣，可以V泛應(yīng)用于具有核環(huán)的棒旋星系樣本中限制星系的物理參數(shù)，從而使我們更好地理解棒旋星系的演化規(guī)律。”沈俊太總結(jié)道。目前該工作已經(jīng)發(fā)表在國際核心期刊《天體物理雜志》上。
桃李滿天下
沈俊太在忘我工作的同時并沒有忘記培養(yǎng)新人的重任，他不僅是一個對事業(yè)孜孜不倦的學(xué)者、一個精益求精的科學(xué)家，更是一名誨人不倦的師長。
本著報效祖國的初衷，沈俊太認(rèn)為應(yīng)該把自己畢生所學(xué)傳授給自己的學(xué)生。他甘當(dāng)人梯，致力于讓自己的學(xué)生也能夠逐漸成長為比自己更加優(yōu)秀的科學(xué)工作者。自2009年回國并擔(dān)任博士生導(dǎo)師以來，沈俊太就開始積極招收對科學(xué)研究興趣濃厚的學(xué)生和博士后，一支強有力的科研團隊也逐漸發(fā)展壯大。
論文摘要:建立了高速凸輪機構(gòu)的動力學(xué)模型及其運動方程式，對具有擺線運動規(guī)律的從動件進行了動態(tài)響應(yīng)的分析，并對凸輪機構(gòu)進行動力學(xué)仿真，分析了從動件作用在凸輪上的作用力，為設(shè)計人員設(shè)計凸輪機構(gòu)提供了一定的設(shè)計依據(jù)。
0引言
高速凸輪機構(gòu)中，由于構(gòu)件的慣性力較大，構(gòu)件的彈性變形及在激振力作用下系統(tǒng)的振動不能忽視，一方面它使得從動系統(tǒng)輸出端的運動規(guī)律與輸入端的運動規(guī)律存在差異，需要適當(dāng)修正輸入端運動規(guī)律，使輸出端運動規(guī)律符合設(shè)計要求;另一方面，約束反力一直處于變化狀態(tài)，了解約束反力的變化規(guī)律可為工程技術(shù)人員設(shè)計軸承和構(gòu)件尺寸提供設(shè)計數(shù)據(jù)。
1凸輪機構(gòu)動力學(xué)模型的建立及其動力學(xué)方程式
為了簡化計算，通常將構(gòu)件的連續(xù)分布質(zhì)量看作是集中在一點或若干點的集中質(zhì)量，用無質(zhì)量的彈簧來表示構(gòu)件的彈性，用無質(zhì)量、無彈性的阻尼元件表示系統(tǒng)的阻尼，并忽略一些次要的影響因素，從而把凸輪機構(gòu)簡化為由若干無彈性的集中質(zhì)量和無質(zhì)量的彈簧以及阻尼元件組成的彈性系統(tǒng)。圖1為偏置尖底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)及其動力學(xué)模型。滾子和凸輪軸因剛性大可不計其彈性變形。彈性系統(tǒng)的運動微分方程為:
中E為從動件材料彈性模量，A為從動件截面積，1，為從動件長度;
在不考慮工作載荷對凸輪機構(gòu)輸出件運動規(guī)律的影響，并忽略阻尼和鎖合彈簧的彈簧剛度的情況下，該彈性系統(tǒng)的運動方程式簡化為:
2凸輪機構(gòu)運動學(xué)仿真
利用Matlab語言對凸輪機構(gòu)進行運動學(xué)仿真。假設(shè)凸輪軸采用鑄鐵，滾子采用青銅材料，從動件采用45鋼(E ----- 206GPa ， p= 7 850kg/m3，直徑為20mm，長度為1 000 mm，則m=2. 46k， kf=6. 5 X l0’N/m，忽略鎖合彈簧的彈簧剛度和系統(tǒng)阻尼系數(shù)，得到系統(tǒng)固有頻率為:
由于當(dāng)激振頻率與系統(tǒng)固有頻率之比大于等于0. 1時，成為高速凸輪，取激振頻率為800rad/s.
擺線運動規(guī)律的加速度曲線沒有突變，理論上不存在沖擊，故常用于高速凸輪機構(gòu)，下面運用擺線運動規(guī)律來求解動態(tài)下從動件的實際運動規(guī)律。擺線運動規(guī)律的位移方程式為:
根據(jù)式(2)、式((4)、式(5)解微分方程，利用Matlab得出其理論和實際的運動曲線，見圖2.
從圖2中可以看出，實際輸出曲線和理論輸出曲線存在一定的偏差。將式(2)中的從動件輸出端位移y，改為擺線運動規(guī)律，解微分方程求出從動件輸人端位移y，從而對凸輪輪廓進行適當(dāng)修正，使實際輸出曲線盡可能接近擺線運動規(guī)律。修正后凸輪輪廓曲線為:
3凸輪機構(gòu)動力學(xué)仿真
由于凸輪機構(gòu)為負(fù)配置，壓力角a公式為:
分別對實際輸出曲線方程進行一次和二次求導(dǎo)，由于凸輪機構(gòu)為負(fù)配置，推程時的壓力角大于回程時的壓力角，因此推程時凸輪所受的力大于回程。在不考慮靜態(tài)力的作用下，利用Matlab軟件進行編程，得出凸輪軸推程時所受力的變化規(guī)律圖，就可滿足設(shè)計軸承和構(gòu)件尺寸的需要。
圖3為從動件作用于凸輪軸上的力隨時間的變化規(guī)律。從圖3中可以看到，凸輪軸在從動件運動方向上所受的力遠遠大于在其垂直方向上所受的力，凸輪軸在徑向要承受很大的力，因此增加凸輪軸的剛性可以在很大程度上提高凸輪機構(gòu)的動態(tài)性能。
關(guān)鍵詞：上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人 青島大學(xué)碩士開題報告范文 青島論文 開題報告
一、 選題的目的和意義
據(jù)統(tǒng)計,我國60 歲以上的老年人已有1.12 億。伴隨老齡化過程中明顯的生理衰退就是老年人四肢的靈活性不斷下降，進而對日常的生活產(chǎn)生了種種不利的影響。此外，由于各種疾病而引起的肢體運動性障礙的病人也在顯著增加，與之相對的是通過人工或簡單的醫(yī)療設(shè)備進行的康復(fù)理療已經(jīng)遠不能滿足患者的要求。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，這個特殊群體已得到更多人的關(guān)注，治療康復(fù)和服務(wù)于他們的產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量也在相應(yīng)地提高，因此服務(wù)于四肢的康復(fù)機器人的研究和應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景。
目前世界上手功能康復(fù)機器人的研究出于剛起步狀態(tài)，各種機器人產(chǎn)品更是少之又少，在國內(nèi)該領(lǐng)域中尚處于空白狀態(tài)，臨床應(yīng)用任重而道遠，因此對手功能康復(fù)機器人的研究有廣闊的應(yīng)用前景和重要的科學(xué)意義。
目前大多數(shù)手功能康復(fù)設(shè)備存在以下一些問題：康復(fù)訓(xùn)練過程中，缺乏對關(guān)節(jié)位置、關(guān)節(jié)速度的觀測和康復(fù)力的柔順控制，安全性能有待提高;大多數(shù)手功能康復(fù)設(shè)備沒有拇指的參與;感知功能差，對康復(fù)治療過程的力位信息和康復(fù)效果不能建立起有效地評價。本課題針對以上問題，采用氣動人工肌肉驅(qū)動的手指康復(fù)訓(xùn)練機器人實現(xiàn)手指康復(fù)訓(xùn)練的多自由度運動，不僅降低了設(shè)備成本，更重要的是提高了系統(tǒng)對人類自身的安全性和柔順性，且具有體積小，運動的強度和速度易調(diào)整等特點。
課題的研究思想符合實際國情和康復(fù)機器人對系統(tǒng)柔順性、安全性、輕巧性的高要求 。它將機器人技術(shù)應(yīng)用于患者的手部運動功能康復(fù)，研究一種柔順舒適、可穿戴的手功能康復(fù)機器人，輔助患者完成手部運動功能的重復(fù)訓(xùn)練，其輕便經(jīng)濟、穿卸方便，尤其適于家庭使用，既可為患者提供有效的康復(fù)訓(xùn)練，又不增加臨床醫(yī)療人員的負(fù)擔(dān)和衛(wèi)生保健。
綜上所述，氣動人工肌肉驅(qū)動手指康復(fù)訓(xùn)練機器人的設(shè)計是氣壓驅(qū)動與機器人技術(shù)相結(jié)合在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的新應(yīng)用，具有重要的科學(xué)意義。
二、 國內(nèi)外研究動態(tài)
2.1 國外研究動態(tài)
美國是研究氣動肌肉機構(gòu)最多的國家，主要集中在大學(xué)。
華盛頓大學(xué)的生物機器人實驗室從生物學(xué)角度對氣動肌肉的特性作了深入研究，從等效做功角度建模，并進行失效機理分析，制作力假肢和仿人手臂用于脊椎反射運動控制研究。
vanderbilt 大學(xué)認(rèn)知機器人實驗室(cognitive robotics lab, crl)研制了首個采用氣動肌肉驅(qū)動的爬墻機器人，并應(yīng)用于驅(qū)動智能機器人(intelligent soft-arm control, isac)的手臂。
伊利諾伊大學(xué)香檳分校的貝克曼研究所對圖像定位的5自由度soft arm 機械手采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行高精度位置控制和軌跡規(guī)劃。亞利桑那州立大學(xué)設(shè)計了并聯(lián)彈簧的新結(jié)構(gòu)氣動肌肉驅(qū)動器，可以同時得到收縮力和推力，并與工業(yè)界合作開發(fā)了多種用于不同部位肌肉康復(fù)訓(xùn)練的小型醫(yī)療設(shè)備。
英國salford 大學(xué)高級機器人研究中心對氣動肌肉的應(yīng)用作了長期的系統(tǒng)研究，開發(fā)了用于核工業(yè)的操作手、靈巧手、仿人手臂以及便攜式氣源和集成化氣動肌肉，目前正在研究10 自由度的下肢外骨骼以及仿人手的遠程控制。
法國國立應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(instituted national dissidences appliqués, insa)研究了氣動肌肉的動靜態(tài)性能和多種控制策略，目前正在研制新型驅(qū)動源的人工肌肉以及在遠程醫(yī)療上的應(yīng)用。
比利時布魯塞爾自由大學(xué)制作了新型的折疊式氣動肌肉用于驅(qū)動兩足步行機器人，實現(xiàn)了運動控制。
日本bridgestone 公司在rubber tauter 之后又發(fā)明了多種不同結(jié)構(gòu)的氣動肌肉。德國festoon 公司發(fā)明了適合工業(yè)應(yīng)用的氣動肌腱fluidic muscle，壽命可達1000萬次以上，同時還對氣動肌肉的應(yīng)用作了許多令人耳目一新的工作。英國shadow 公司研制了目前世界上最先進的仿人手。美國的kinetic muscles 公司與亞利桑那州立大學(xué)合作開發(fā)了多種用于肌肉康復(fù)訓(xùn)練的小型醫(yī)療設(shè)備。
lilly采用基于滑動模的參數(shù)自適應(yīng)控制策略，實現(xiàn)了單氣動肌肉驅(qū)動的關(guān)節(jié)位置控制。
2.2 國內(nèi)研究動態(tài)
自20 世紀(jì)90 年代以來，我國陸續(xù)開始了氣動肌肉的研究。
北京航空航天大學(xué)的宗光華較早開始?xì)鈩蛹∪獾难芯?，分析了其非線性特性、橡膠管彈性及其自身摩擦對驅(qū)動模型的影響，并應(yīng)用于五連桿并聯(lián)機構(gòu)，通過剛度調(diào)節(jié)實現(xiàn)柔順控制。
上海交通大學(xué)的田社平等運用零極點配置自適應(yīng)預(yù)測控制、非線性逆系統(tǒng)控制以及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，實現(xiàn)單自由度關(guān)節(jié)的快速、高精度位置控制。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王祖溫等分析了氣動肌肉結(jié)構(gòu)參數(shù)對性能的影響、氣動肌肉的靜動態(tài)剛度特性以及與生物肌肉的比較，提出將氣動肌肉等效為變剛度彈簧，設(shè)計了氣動肌肉驅(qū)動的具有4 自由度的仿人手臂、外骨骼式力反饋數(shù)據(jù)手套和6 足機器人，采用輸入整形法解決關(guān)節(jié)階躍響應(yīng)殘余震蕩問題。
北京理工大學(xué)的彭光正等先后進行了單根人工肌肉、單個運動關(guān)節(jié)以及3 自由度球面并聯(lián)機器人的位置及力控制，采用了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種智能控制算法，并設(shè)計了6 足爬行機器人和17 自由度仿人五指靈巧手。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)氣動中心的隋立明博士也通過實驗得到了氣動人工肌肉的一個更簡潔的修正模型和經(jīng)驗公式并對兩根氣動人工肌肉組成的一個簡單關(guān)節(jié)系統(tǒng)進行實驗建模和采用位置閉環(huán)的控制方法進一步驗證氣動人工肌肉的模型。
上海交通大學(xué)的林良明也對氣動人工肌肉的軌跡學(xué)習(xí)控制進行了仿真研究給出了學(xué)習(xí)的收斂性的初步結(jié)論為下一步的學(xué)習(xí)控制奠定了基礎(chǔ)。其中田社平通過對氣動人工肌肉收縮在頻率域上的數(shù)學(xué)模型并對它的結(jié)構(gòu)及其靜動態(tài)特性進行了理論分析建立了相應(yīng)的靜態(tài)力學(xué)方程。
2003年付大鵬等，以機械手抓取物體為分析對象，采用矩陣法來描述機械手的運動學(xué)和動力學(xué)問題，以四階方陣變換三維空間點的齊次坐標(biāo)為基礎(chǔ)，將運動、變換和映射與矩陣計算聯(lián)系起來建立了機械手的運動數(shù)學(xué)模型，并提出了機械手運動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的新方法，這種方法對機械手的精密設(shè)計和計算具有普遍適用意義。
2005年車仁煒，呂廣明，陸念力對5自由度的康復(fù)機械手進行了動力學(xué)分析，將等效有限元的方法應(yīng)用到開式的5自由度的康復(fù)機械手的動力分析中，這種方法比傳統(tǒng)的分析方法建模效率高、簡單快捷，極其適合現(xiàn)代計算機的發(fā)展，的除了機械臂的動力響應(yīng)曲線，為機械手的優(yōu)化設(shè)計及控制提供理論依據(jù)。
2008年北京聯(lián)合大學(xué)張麗霞，楊成志根據(jù)拿取非規(guī)則物品的任務(wù)要求，采用轉(zhuǎn)動機構(gòu)和連桿機構(gòu)相結(jié)合，設(shè)計了五指型機器手，手指彎曲電機與指間平衡電機耦合驅(qū)動，實現(xiàn)了機器手的多角度張開、抓握運動方式,對實用型仿人機器手的機構(gòu)設(shè)計有參考意義。
2009年楊玉維等人對輪式懸架移動2連桿柔性機械手進行了動力學(xué)研究與仿真，。采用經(jīng)典瑞利.里茲法和浮動坐標(biāo)法描述機械手彈性變形與參考運動間的動力學(xué)耦合問題， 綜合利用拉格朗日原理和牛頓.歐拉方程并在笛卡爾坐標(biāo)系下，以矩陣、矢量簡潔的形式構(gòu)建了該移動柔性機械手系統(tǒng)的完整動力學(xué)模型并進行仿真。
2009年羅志增，顧培民研究設(shè)計了一種單電機驅(qū)動多指多關(guān)節(jié)機械手，能夠很好的實現(xiàn)靈巧、穩(wěn)妥的抓取物體，這個機械手共有4指12個關(guān)節(jié)。每個手指有3個指節(jié)，由兩個平行四邊形的指節(jié)結(jié)構(gòu)確保手指末端做平移運動，這種設(shè)計方案很好的實現(xiàn)了控制簡單、抓握可靠的目的。
從目前來看，國內(nèi)對氣動人工肌肉的研究仍處于剛起步的階段。有關(guān)氣動人工肌肉的研究與國外還有相當(dāng)?shù)牟罹鄬鈩尤斯ぜ∪庵械脑S多問題，還沒有進行深入的研究。此外，采用氣動人工肌肉作為機器人驅(qū)動器的研究還不成熟。
三、 主要研究內(nèi)容和解決的主要問題
目前大多數(shù)手功能康復(fù)設(shè)備存在以下一些問題:康復(fù)訓(xùn)練過程中，缺乏對關(guān)節(jié)位置、關(guān)節(jié)速度的觀測和康復(fù)力的柔順控制，安全性能有待提高;大多數(shù)手功能康復(fù)設(shè)備沒有拇指的參與;感知功能差，對康復(fù)治療過程的力位信息和康復(fù)效果不能建立起有效地評價。為此，課題主要研究內(nèi)容：設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，易于穿戴，并且安全、柔順、低成本，使用方便的氣動手功能康復(fù)設(shè)備。對氣動手指康復(fù)系統(tǒng)進行機構(gòu)運動學(xué)分析、用mat lab軟件對康復(fù)訓(xùn)練機器人的康復(fù)治療過程的力位信息進行仿真分析。
要實現(xiàn)上述的目標(biāo)，系統(tǒng)中需要著重解決的關(guān)鍵技術(shù)有：
(1)基于已有上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人外骨骼機械手機械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計，對手指康復(fù)訓(xùn)練方法分析和提煉。 主要包括：人手部的手指彎曲抓握動作分析，氣壓驅(qū)動關(guān)節(jié)機構(gòu)自由度的優(yōu)化配置。使機械手能夠?qū)崿F(xiàn)手指的彎曲、物體的抓握等手部癱瘓患者不能實現(xiàn)的動作。
(2)對機器人機械機構(gòu)的運動學(xué)分析。主要包括：氣壓驅(qū)動的手指關(guān)節(jié)外骨骼機械機構(gòu)的運動學(xué)分析。
(3)機器人機構(gòu)的力位信息仿真。主要包括：用mat lab軟件進行機器人氣壓驅(qū)動終端的力位信息 仿真。
根據(jù)總體方案設(shè)計以及工作量的要求，外附骨骼機械手系統(tǒng)是上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的一部分，本文主要是研究手指康復(fù)機械系統(tǒng)運動學(xué)、動力學(xué)分析工作。
四、論文工作計劃與方案
論文工作計劃安排：
2010年9月——2011年6月準(zhǔn)備課題階段：
主要工作：學(xué)習(xí)當(dāng)今最先進的機器人設(shè)計技術(shù);學(xué)習(xí)用matlab軟件進行計算仿真及優(yōu)化，查閱國內(nèi)外的資料，對康復(fù)機械手作初步了解。
2011年7月——2011年9月課題前期階段
主要工作：課題方案設(shè)計，擬寫開題報告，開題。
2011年10月——2012年7月課題中期階段
主要工作：開始具體課題研究工作，根據(jù)已有上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人外骨骼機械手機械結(jié)構(gòu)部分設(shè)計，對手指康復(fù)訓(xùn)練方法分析和提煉。研究手指康復(fù)機械系統(tǒng)運動學(xué)、動力學(xué)分析工作。
2012年8月——2012年12月課題后期階段
主要工作：對手指康復(fù)機器人進行模擬仿真，對設(shè)計進行優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上進一步完善課題。
2013年1月——2013年4月結(jié)束課題階段
主要工作：整理相關(guān)資料，撰寫論文，準(zhǔn)備進行畢業(yè)論文答辯。
2013年5月——2013年6月論文答辯階段
主要工作方案：
1. 完成學(xué)位課與非學(xué)位課學(xué)習(xí)的同時，進行市場調(diào)研，對手指康復(fù)機械手作初步了解。
2. 查閱資料，了解氣動手指康復(fù)機器人的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。
3. 分析已有上肢康復(fù)訓(xùn)練機器人外骨骼機械手機械結(jié)構(gòu)的部分設(shè)計。
4. 對現(xiàn)有手指康復(fù)訓(xùn)練方法設(shè)計進行分析和提煉，分析其優(yōu)缺點。
5. 開始具體設(shè)計工作。
[論文摘要]近年來，問題婚姻不斷增多，許多婚姻咨詢治療中心應(yīng)運而生，夫妻治療也越來越需要被作為一種獨立的事業(yè)來看待。文章主要介紹了夫妻治療的精神動力學(xué)、行為學(xué)和系統(tǒng)學(xué)三種主要臨床研究取向的優(yōu)缺點。
有統(tǒng)計表明，在心理健康診所中，有關(guān)夫妻關(guān)系的問題大約占所有問題40%，人類生活所面臨的所有壓力情景中，離婚和婚姻問題僅次于喪偶或親人死亡而分別排在第二和第三位，同時婚姻問題大大增加了個體患抑郁癥的可能性，且它還是個體試圖自殺的最主要原因（K.Daniel O’leary，2005）。夫妻治療作為一種專門的職業(yè)始于20世紀(jì)30年代的美國，但它直到第二次世界大戰(zhàn)后，隨著年輕夫婦中離婚數(shù)量的急劇增加，才開始迅速成長。近些年來，問題婚姻的數(shù)量不斷增加，夫妻治療領(lǐng)域也以指數(shù)速度發(fā)展起來，夫妻治療作為一種解決婚姻問題的方法也逐漸被人們所接受，正如Alan S. Gurman和Neil S. Jacobson(2001)合著的《夫妻心理治療與輔導(dǎo)指南》一書的開篇“夫妻治療：即將來臨的時代”。Gurman 和Jacobson（2002）認(rèn)為，夫妻治療應(yīng)被視為一個獨立的事業(yè)來看待。
第一個婚姻咨詢的專業(yè)機構(gòu)大約成立于1930年，Paul Popenoe在洛杉機成立了美國家庭關(guān)系研究所（Michael P.Nichols，2005）。最初的夫妻治療建立在這樣一個前提下：心理問題是由不健康的夫妻關(guān)系引起的并且這些問題能夠通過與臨床治療家們建立親密的關(guān)系來得到很好的醫(yī)治，臨床治療學(xué)家們避免和不鼓勵與病人的伴侶接觸，于是分別觀察每一個伴侶作為夫妻治療中最普遍的操作持續(xù)用了30年。直到20世紀(jì)60年代末， 隨著家庭治療的發(fā)展，同時觀察夫妻兩人的聯(lián)合治療操作才建立現(xiàn)如今這種操作已成為一種規(guī)范。
夫妻治療有三種主要的臨床研究取向：精神動力學(xué)的，行為學(xué)的和系統(tǒng)學(xué)的(Segraves，1982)。當(dāng)夫妻遇到婚姻問題并決定尋求治療時，他們最可能面對的是這三種基本的治療。精神動力學(xué)和行為學(xué)治療起初都是從醫(yī)治有問題的個體發(fā)展起來的，只是到后來才被應(yīng)用于夫妻治療，而且他們對于夫妻治療的方法與對個體治療的方法并沒有太大的不同：他們都假設(shè)在夫妻問題中存在潛在的個體病理，而系統(tǒng)治療起始于對有問題家庭的治療。
一、精神動力學(xué)研究取向
精神動力學(xué)研究取向強調(diào)先天內(nèi)驅(qū)力，童年經(jīng)歷和無意識的作用。治療師為病人提供一種場景，這個場景能投射出病人未解決的且大多是無意識的童年問題，而這些問題正在病人的成年生活中重演。病人把這些過去的情緒依戀“遷移”給治療師，一旦這些無意識的童年問題進入到意識層面，當(dāng)前和過去的聯(lián)系被病人所理解，遷移被解決，治療也就結(jié)束了。對于正統(tǒng)的精神分析學(xué)家來說，夫妻兩人共同治療的觀點是不可接受的，因為在治療中最重要的元素遷移在配偶面前被減弱了。精神動力學(xué)出身的治療師強調(diào)未解決的童年沖突和無意識動機在配偶選擇及維系不幸福夫妻關(guān)系方面的作用，人們選擇那些最適合滿足他們需要的配偶，而這些需要正是他們在童年期沒有被滿足的。對于夫妻問題，精神動力學(xué)的解釋是線性的，童年的創(chuàng)傷在當(dāng)前的婚姻問題中表現(xiàn)出來，治療時間較長。
對心理動力學(xué)研究取向持批評意見的學(xué)者們主要的反對意見除了它對于具體癥狀的長期性和相對無效性外，還有它對于早期童年經(jīng)歷強調(diào)過多而沒有充分考慮當(dāng)前的環(huán)境和所涉及到的其他人的行為。另外一個批評是它偏向于強調(diào)無意識的作用并假設(shè)過多的病理學(xué)原因。
二、行為主義的研究取向
行為主義關(guān)注可觀察到的行為。病態(tài)行為被看作是由學(xué)習(xí)和強化引起的。行為治療專注于改變不適宜行為的方法。行為治療學(xué)家不但看到了當(dāng)前環(huán)境下問題的起因和解決方法并且他們在表面價值上抓住了問題。行為主義取向的夫妻治療專家認(rèn)為每一個社交中的人盡可能以最小化的代價獲取最大的報酬。幸福的夫妻關(guān)系是以伴侶雙方都獲得最大化的報酬為特征的。夫妻關(guān)系的不平衡是由于一方收獲大部分的報酬而另一方付出大部分的代價或者當(dāng)配偶利用強制力來獲得他們想要的報酬而產(chǎn)生的。根據(jù)這個假設(shè)，行為主義臨床治療學(xué)家的目標(biāo)是教會夫妻如何減少代價來提供給彼此更多的報酬。
在1969年，行為主義取向的臨床治療學(xué)家Richard B. Stuart 第一個嘗試把行為學(xué)原理應(yīng)用到夫妻治療中(Pines，1996)，在夫妻治療領(lǐng)域，行為學(xué)研究取向的貢獻包括它對于實證研究的強調(diào)，它對于夫妻行為改變能力的樂觀主義，以及對于治療中可觀察行為的關(guān)注以及結(jié)構(gòu)性練習(xí)的使用。對它的批評主要是它過多的關(guān)注可觀察到的行為而忽視了無意識的力量。另一個批評是說行為主義取向的夫妻治療學(xué)家是一個機修工，治療是機械的，效果是暫時的。
三、系統(tǒng)學(xué)研究取向
對于系統(tǒng)學(xué)研究取向的臨床治療學(xué)家來說，關(guān)注的焦點不是組成夫妻的兩個個體而是他們聯(lián)合起來創(chuàng)造的新系統(tǒng)。夫妻系統(tǒng)被看作多于各部分總和的一種身份。系統(tǒng)中一個部分即一個伴侶的改變總是引起另一部分即另一個伴侶的變化，然后這個變化又引起第一部分的變化，如此等等。在精神動力學(xué)理論中，夫妻問題被看作是一種因果的線性關(guān)系，當(dāng)前的問題被看作是由過去的事件引起的，而在行為學(xué)理論中夫妻問題被看作是刺激-反應(yīng)相聯(lián)系的一個線性系列，在系統(tǒng)學(xué)理論中事件的起因被看作是循環(huán)的。每一個配偶的行為被看作一次對于另一配偶行為的反應(yīng)同時又觸發(fā)了另一配偶的行為。
系統(tǒng)學(xué)取向的夫妻治療學(xué)家認(rèn)為在夫妻系統(tǒng)中不存在完全被動地，類似受害者的地位，兩個伴侶被認(rèn)為是同時解釋每一次相互影響。盡管在某個環(huán)境下一個伴侶可能顯現(xiàn)出更像受害者而另一個更像肇事者，這是由夫妻任意指派的誰是行動者誰是反應(yīng)者的一種假象。對于系統(tǒng)學(xué)取向的夫妻治療學(xué)家來說，隨著時間的流逝夫妻關(guān)系逐漸構(gòu)建成穩(wěn)定的社會系統(tǒng)，這個系統(tǒng)趨于抵抗改變，相互影響的一致性模式成為控制這個系統(tǒng)的規(guī)則。當(dāng)一對夫妻遇到問題時，系統(tǒng)學(xué)取向的治療學(xué)家認(rèn)為他們的相互影響中包括一些機能障礙模式，其治療目標(biāo)是改變那些破壞性的模式并把夫妻系統(tǒng)帶到一個平衡的健康狀態(tài)。
對于夫妻治療領(lǐng)域，系統(tǒng)學(xué)研究取向的主要貢獻是它強調(diào)夫妻關(guān)系中第三種成分夫妻作為一種獨立的系統(tǒng)。其它貢獻包括：循環(huán)因果關(guān)系和反饋圈的概念，在這個反饋圈中一個伴侶的改變常常引起另一個的改變并且第一個伴侶能夠?qū)Υ俗龀龇磻?yīng)；對于交流的密切關(guān)注。對于系統(tǒng)研究取向的批評主要是因為它過多地關(guān)注當(dāng)前而對過去關(guān)注不夠。近幾年來，它還因忽視與性別有關(guān)的問題受到了女權(quán)主義者的批評。
夫妻治療的三種主要臨床研究都有其優(yōu)點和不足，現(xiàn)在的大多數(shù)夫妻治療學(xué)家綜合利用了三種研究取向，從精神動力學(xué)的角度來解釋夫妻問題的潛在動態(tài)性，從系統(tǒng)學(xué)的角度描述相互影響的消極模式并盡力改變它們，從行為學(xué)的角度出發(fā)教給夫妻交流和問題解決的技巧。
摘 要：柔性機械臂作為柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)分析與控制理論研究最直接的應(yīng)用對象，由于其具有簡明的物理模型以及易于計算機和實物模型試驗實現(xiàn)的特點，已成為發(fā)展新1代機器人和航空航天技術(shù)的關(guān)鍵性課題。
本文主要討論了旋轉(zhuǎn)運動柔性梁實驗平臺的設(shè)計。首先介紹了實驗平臺的總體結(jié)構(gòu)，對其中的機械系統(tǒng)部分和控制系統(tǒng)部分做了簡單介紹和說明。然后重點介紹了機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對結(jié)構(gòu)中的各組成部分進行了設(shè)計，并繪制了相關(guān)0件的工程圖。
關(guān)鍵詞：柔性多體動力學(xué)；旋轉(zhuǎn)柔性梁；實驗平臺；結(jié)構(gòu)設(shè)計
The mechanical system design of experiment platform for rotating flexible beams
Abstract：The flexible arm has been the most direct application for flexible multi-body system dynamics analysis and control theory. Because it had characteristics of simple physical model and easy to computer models and physical tests, the flexible arm has become a key subject for the development of the next generation robot, aviation and aerospace technology.
This paper discusses the experiment platform design for a rotating flexible beam. The mechanical system and control system of the experiment platform is briefly introduced. The mechanical system of the experiment setup is designed. In the design of the mechanical system, the trestle structure is used, and the rotation axis and installation disk are designed into together.
自80年代聯(lián)結(jié)主義范式興起以后，符號主義和聯(lián)結(jié)主義成為認(rèn)知科學(xué)的兩大基本范式，由于兩大范式建立在功能主義計算假設(shè)和聯(lián)結(jié)主義假設(shè)之上，受到一系列質(zhì)疑。隨著最近十年一些有關(guān)動力系統(tǒng)理論文獻的問世，一種新的關(guān)于認(rèn)知科學(xué)的基礎(chǔ)理論似乎在逐步形成，例如，格羅布斯（Globus1992），羅伯特森（Robertson1993），西倫（Thelen）和斯密斯（Smith1994）的文章和著作希望發(fā)展一種對認(rèn)知更好的動態(tài)的理解進路。特別是馮•蓋爾德（vanGelder）和波特（R.Port）(1995)年出版了一本關(guān)于認(rèn)知科學(xué)的動力理論的書：提出認(rèn)知科學(xué)的動力學(xué)研究進路（It’sabouttime:Anoverviewofthedynamicalapproachtocognition,Mindasmotion:Explorationsinthedynamicsofcognition,Cambridge,MA,MIT），被作為認(rèn)知科學(xué)第三種競爭范式的宣言。此書引起了較大凡響,如華盛頓大學(xué)伊萊斯密斯（C.Eliasmith）1996年發(fā)表了《第三種競爭范式：對認(rèn)知的動力理論的批判性考察》，其后也有其他人的熱烈討論。
馮•蓋爾德針對80年代以后符號主義、聯(lián)結(jié)主義范式所產(chǎn)生的困難，提出他的動力學(xué)假說（DynamicistHypothesis）。對于認(rèn)知科學(xué)中的時間、構(gòu)架、計算和表征等概念都提出了不同的解釋。馮•蓋爾德把紐厄爾（Newell）西蒙（Simon）的計算主義假說或說物理符號系統(tǒng)假說：
“自然的認(rèn)知系統(tǒng)在物理符號系統(tǒng)的意義上是智能的?！?/p>
相關(guān)的，期望用動態(tài)眼光理解認(rèn)知的還有丘奇蘭德（Churchland）和謝諾沃斯基（Sejnowski），他們（1992）把所擁護的聯(lián)結(jié)主義假說表述為“突現(xiàn)性是以系統(tǒng)的某種方式依賴于低層現(xiàn)象的高層結(jié)果”。他們承諾“通過構(gòu)架的低層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用能達到復(fù)雜的認(rèn)知效果”
“直覺過程是一種亞概念的（subconceptual）聯(lián)結(jié)主義動力系統(tǒng)，它不接受完全的、形式化的、精確的概念層次的描述”。
“用亞概念網(wǎng)絡(luò)把自然認(rèn)知系統(tǒng)看作是動力神經(jīng)系統(tǒng)是最好的理解?！?/p>
有一種假設(shè)認(rèn)為，人意向性意識涌現(xiàn)于集群系統(tǒng)動力學(xué)，并由環(huán)境激發(fā)。
動力系統(tǒng)類包括任何隨時間變化的系統(tǒng)，廣泛用于對自然界的描述。動力論者期望勾畫一類特殊的能恰當(dāng)描述認(rèn)知的動力系統(tǒng)。于是1995年馮•蓋爾德給出他的動力學(xué)假說（DynamicistHypothesis）：
“自然的認(rèn)知系統(tǒng)是某種動力系統(tǒng)，而且從動力學(xué)眼光理解認(rèn)知系統(tǒng)是最好的理解?！?/p>
動力學(xué)假說是以數(shù)學(xué)的動力系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)描述認(rèn)知的，用數(shù)學(xué)中的狀態(tài)空間（statespace）、吸引子（attractor）、軌跡（trajectory）、確定性混沌（deterministicchaos）等概念來解釋與環(huán)境相互作用的認(rèn)知主體（智能體）的內(nèi)在認(rèn)知過程。用微分方程組來表達處在狀態(tài)空間的認(rèn)知主體（智能體）的認(rèn)知軌跡。換句話說，認(rèn)知是作為認(rèn)知主體所有可能的思想和行為構(gòu)成的多維空間被描述的，特別是通過在一定環(huán)境下和一定的內(nèi)部壓力下的認(rèn)知主體的思想軌跡來詳盡考察認(rèn)知的。認(rèn)知主體（智能體）的思想和行為都受微分方程的支配。系統(tǒng)中的變量是不斷進化的，系統(tǒng)服從于非線性微分方程，一般來講是復(fù)雜的，是確定的。
二．認(rèn)知科學(xué)的幾個動力系統(tǒng)模型
這些模型雖然不僅僅是動力學(xué)假設(shè)的應(yīng)用實例，但被動力論的倡導(dǎo)者看作他們的范式的擔(dān)當(dāng)者。
1．循環(huán)原動力行為模型（CyclicalMotorBehaviorModel）
羅伯特森（1990）曾用動力學(xué)進路對CM（新生嬰兒的自發(fā)的原動力行為中的循環(huán)）做了大致勾畫。羅伯特森采集了大量的關(guān)于新生嬰兒呈現(xiàn)的自發(fā)的原動力行為的數(shù)據(jù)。由于這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)的有效性，這個動力系統(tǒng)模型CM是少有的幾個能夠充當(dāng)動力系統(tǒng)模型的。而且許多人認(rèn)為，這是一種可定量化的生理學(xué)行為的一種非隱喻的動力描述，恐怕較臨床心理學(xué)的研究結(jié)果更能讓人欣然接受。
羅伯特森后來過濾了觀察狀態(tài)空間，獲得了帶有少數(shù)自由度的一個理想的動力模型，似乎能夠模擬CM的隨機過程。但基于后來的研究，羅伯特森只能得出結(jié)論說是“我對CM的生物學(xué)基質(zhì)清楚地知道的很少”。結(jié)果，至今還沒有完美的動力系統(tǒng)模型。
因此羅伯特森說：“我們距離建立一種使?fàn)顟B(tài)變量和參數(shù)與生理學(xué)和環(huán)境因素有清楚對應(yīng)的關(guān)于CM的動力系統(tǒng)模型的目標(biāo)，還有相當(dāng)長的路要走”。
2．嗅覺球狀模型(OlfactoryBulbModel)
斯卡德（Skarde）和弗里曼（Freeman）1987年的論文“為了了解世界大腦是如何制造混沌的”大致勾勒了這個模型并進行了一定程度的實驗，這是一個基于嗅的神經(jīng)過程的考察，借助復(fù)雜動力系統(tǒng)理論描述感受器官的神經(jīng)系統(tǒng)的各種復(fù)雜狀態(tài)、包括描述混沌神經(jīng)元活動及其有規(guī)律的軌跡而提出的精致模型。蓋爾德和格羅布斯、巴頓（Bardon）紐曼（Newman）等都承認(rèn)它可以作為動力系統(tǒng)模型。
3．動力振動理論模型（MotivationalOscillatoryTheory）
動力振動理論（MOT）是一個關(guān)于循環(huán)的動力系統(tǒng)的模型。是馮•蓋爾德（1995）推薦作為動力論假說范例的一個簡化的動力系統(tǒng)模型，它是由……提出的。
但是這個系統(tǒng)最大的問題就是如何正確選擇系統(tǒng)的參數(shù)。因為對于動力系統(tǒng)而言，是對初值敏感的，“改變動力系統(tǒng)的一個參數(shù)就改變了它的整個動力學(xué)”（vanGelder，1995，p.357）。
4．語言認(rèn)知的動力學(xué)模型
5．關(guān)于意識的動力學(xué)模型……
三．動力學(xué)認(rèn)知范式對表征的理解
表征是認(rèn)知科學(xué)最核心的概念之一。表征包括對象表征、問題表征和知識表征等，還有內(nèi)隱表征和外顯表征，人的表征和機器表征，總之，表征被認(rèn)為是人類對自身和對外部世界表達式的媒介，特別是，知識表征是推理的前提。在計算主義框架下,知識表征是有效計算的媒介，是使計算機世界的信息溝通以及與人的世界的信息溝通成為可能的媒介。在我們今天普遍流行的認(rèn)知科學(xué)范式中最重要的就是表征與計算問題，無論是作為“一種替代物”，“一組本體論承諾”，還是“一種媒介”（韋格曼（M.Wageman,1996）），抑或一種“被構(gòu)造出來的作為另一對象的替代物而存在的符號”(劉西瑞，2004)，大家都默認(rèn)著一個假定，“沒有表征就沒有人類認(rèn)知”。
動力論的認(rèn)知范式與其他范式的一個重要區(qū)別是對表征的不同理解。符號主義模型是以符號表征為基礎(chǔ)的。聯(lián)結(jié)主義的表征是以網(wǎng)絡(luò)中的并行式表征或局部符號表征（Globus1992,ThelenandSmith1994;vanGelder1993,1995）為基礎(chǔ)的。但動力論的認(rèn)知范式則宣稱，一個動力模型應(yīng)當(dāng)是“無表征的”。
在對聯(lián)結(jié)主義范式的批判中，格洛布斯指出，“表征的過程實際上是在簡化網(wǎng)絡(luò)中的（符號的）計算過程?！痹谡鎸嵉木W(wǎng)絡(luò)中是無表征的，它們是變化的；是借助化學(xué)變化的自組織過程，因此談?wù)摫碚魇菦]有意義的（Globus1992,p.302），類似的，vanGelder認(rèn)為“表征概念對于理解認(rèn)知是不充分的一種詭辯式的東西（sophisticated）（vanGelder，1993，p.6）.ThelenandSmith宣稱“我們根本不去建立什么表征”（ThelenandSmith1994，p.338）！動力主義者認(rèn)為，對于恰當(dāng)解釋認(rèn)知，表征是完全不必要的。
實際上，布魯克斯（R.Brooks）就宣稱，將建造一種完全自動的、能動的行為者（創(chuàng)造物），它們與人類共存于世界上，并被人類認(rèn)可是有自己權(quán)利的智能存在。創(chuàng)造物在它的動力環(huán)境中必須以隨機應(yīng)變的方式恰當(dāng)處理問題。它們應(yīng)有多種目標(biāo)，能適應(yīng)環(huán)境，也能利用偶發(fā)環(huán)境。布魯克斯的方案是把復(fù)雜系統(tǒng)分解為部分來建造，再連接到復(fù)雜系統(tǒng)中。他所設(shè)計的機器人，是靠控制不同的層次直接與環(huán)境作用，因此他宣稱“根本不需要表征”（1991）。
因此,也有人攻擊動力論范式，拒斥表征無非是對行為主義規(guī)劃的不成功表達的一種強烈暗示。說它是“無表征的”，不如說它是“在某種類型的非計算的動力系統(tǒng)中存在狀態(tài)空間演化的”。
四．對認(rèn)知科學(xué)的動力學(xué)范式的批判性考察
動力系統(tǒng)理論對認(rèn)知行為的連續(xù)性提供了隨時間變化的自然主義的說明。這是其他范式不能說明的，其他范式一般來講是忽略時間概念的。但人類大腦與環(huán)境之間是隨時有信息交流的，而且是處在不斷變化的，暫態(tài)的連續(xù)的認(rèn)知是隨時間變化的。
動力系統(tǒng)理論的優(yōu)勢是對認(rèn)知的描述是多元的，是一種經(jīng)驗可檢驗的理論，可以對描述認(rèn)知系統(tǒng)的微分方程進行分析修正，也可以用已知的技術(shù)去解這些方程，比起其他理論，它是一種定量的分析，是理解認(rèn)知的一種確定性的觀點。另一優(yōu)勢是動力系統(tǒng)的描述可以展示人類行為復(fù)雜的，混沌的特性。動力論者認(rèn)為，如此對認(rèn)知的分析描述，應(yīng)當(dāng)是已經(jīng)找到了替代認(rèn)知科學(xué)中的符號主義、聯(lián)結(jié)主義的新范式。果真如此嗎
但是前面討論的一些模型外，至今有多少是成功的模型？
對于表征的理解受到質(zhì)疑.
如何保證動力系統(tǒng)的各變量和參數(shù)的恰當(dāng)選擇？系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性問題。
認(rèn)知的動力系統(tǒng)雖然不是一種隱喻性的，而是一種定量的分析，但對于定量性描述的因素的選擇基于什么原則？
動力學(xué)理論是否構(gòu)成同符合主義、聯(lián)結(jié)主義具有同樣競爭力的第三種范式？
它是對于認(rèn)知的最有潛力和生命力的新范式？
……主要參考文獻
1.R.Brooks(1991)Intelligencewithoutrepresentation,ArificialIntelligence47:139-159.
2.C.Eliasmith(1996)Thethirdcontender:Acriticalexaminationofthedynamicistthoryofcognition,inP.Thagard(ed)(1998)MindReadings:IntroductorySelectioninCognitiveScience.MITPress.
3.S.S.Robertson,A.H.Cohen&R.G.Mayer-Kess(1993)BehaviouralChaos:BeyondtheMetaphor,inLB.Smith&E.Theken(eds),Adynamicsystemsapproachtodevelopment:Applications,Combridge,MITPress,pp.120-150.
Technology, Department of Electrical and
Computer Engineering, USA
Missile Guidance and
Control Systems
2004, 675 pp.
Hardcover EUR 259.00
ISBN 0-387-00726-1
G. M.塞奧里斯 著
雖然導(dǎo)彈制導(dǎo)和控制系統(tǒng)的出現(xiàn)源自軍事目的，但是這項技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于很多領(lǐng)域，比如機器人、工業(yè)過程控制和全球定位系統(tǒng)（GPS, Global Positioning System）。本書詳細(xì)的闡述了這項技術(shù)的最新幕后，戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈及其對給定目標(biāo)的制導(dǎo)、控制和采取的策略。
本書論述了關(guān)于制導(dǎo)飛行的數(shù)學(xué)，涵蓋了如下幾個論題：導(dǎo)彈的空氣動力學(xué)、導(dǎo)彈的數(shù)學(xué)模型、武器發(fā)射、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、地形輪廓匹配（TERCOM, Terrain Contour Matching）、巡航導(dǎo)彈的力學(xué)化方程、以及彈道導(dǎo)彈制導(dǎo)。
全書共分7章：第1章回顧了過去和現(xiàn)在的制導(dǎo)導(dǎo)彈系統(tǒng)，以及現(xiàn)代武器的演化；第2章討論了導(dǎo)彈通用運動方程，其中包括通用坐標(biāo)系、剛體運動方程、D'Alembert定理、以及拉格朗日旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系；第3章闡述了空氣動力學(xué)和系數(shù)，空氣動力學(xué)的力和動量的處理，以及導(dǎo)彈尋找目標(biāo)和制導(dǎo)自動化等問題；第4章處理了各種戰(zhàn)略制導(dǎo)的各個重要技術(shù)問題，包括自動制導(dǎo)、命令制導(dǎo)、比例導(dǎo)航和擴充比例導(dǎo)航；第5章討論武器發(fā)射系統(tǒng)和技術(shù)；第6章主要闡述戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈，包括經(jīng)典雙體問題和Lambert理論、隱式和顯式制導(dǎo)、大氣重入、以及彈道導(dǎo)彈的攔截；第7章關(guān)注巡航導(dǎo)彈理論和設(shè)計，主要討論了巡航導(dǎo)彈導(dǎo)航的概念、地形匹配制導(dǎo)的概念、以及全球定位系統(tǒng)。每一章末尾都標(biāo)明進一步閱讀和學(xué)習(xí)的論文和書籍。除此之外，本書的幾個附錄也為讀者提供了很必要的信息：附錄A.幾個基本參數(shù)；附錄B.技術(shù)詞匯表；附錄C.同義詞索引表；附錄D.標(biāo)準(zhǔn)大氣；附錄E.導(dǎo)彈的分類及定義；附錄F.過去和現(xiàn)在的導(dǎo)彈系統(tǒng)。
本書的讀者必須熟悉微積分、常微分方程和一些現(xiàn)代控制論的知識，書中提供了很多實際的例子，使得概念更加易于理解。本書適合航空航天工程學(xué)生，以及從事航天制導(dǎo)技術(shù)和控制技術(shù)研究的工程師閱讀。
丁丹，碩士生
(中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所)
