人类具有从他人运动中提取隐藏信息的惊人能力。在之前的研究中,受试者观察了模拟的火柴人形双连杆平面手臂的运动并估计了其刚度。从根本上讲,刚度是力和位移之间的关系。由于受试者无法与模拟手臂进行物理交互,他们被迫仅根据观察到的运动信息进行估计。值得注意的是,尽管缺乏力信息,受试者仍能够正确地将他们的刚度估计与模拟刚度的变化相关联。我们假设受试者之所以能够做到这一点,是因为用于产生模拟手臂运动的控制器(由驱动机械阻抗的振荡运动组成)与人类用于产生自身运动的控制器相似。然而,受试者使用什么运动特征来估计刚度仍然未知。人体运动表现出系统的速度曲率模式,之前已经表明这些模式在感知和解释运动方面发挥着重要作用。因此,我们假设操纵速度曲线应该会影响受试者估计僵硬程度的能力。为了测试这一点,我们改变了模拟双连杆平面臂的速度曲线,同时保持模拟关节路径不变。即使操纵速度信号,受试者仍然能够估计模拟关节僵硬程度的变化。然而,当受试者看到具有不同速度曲线的相同模拟路径时,他们认为遵循真实速度曲线的运动比遵循非真实曲线的运动僵硬程度要小。这些结果表明,当人类使用视觉观察来估计僵硬程度时,路径信息(位移)比时间信息(速度)占主导地位。
美国特种部队在执行任务时使用高速滑行艇。驾驶这些船只,特别是在波涛汹涌的大海中,会使乘员遭受严重的机械冲击,这会导致急性和慢性损伤率显著增加。虽然许多政府和民间组织在过去十年或更长时间里研究了这个问题的各个方面,但舰队尚未实施有效的解决方案。针对这一问题,加利福尼亚州圣地亚哥的海军特种作战司令部指挥官向麻省理工学院海洋工程系转发了一份请求,要求对该问题进行研究。本论文的目的是对问题进行全面分析,研究可以缓解问题的方法,并开发和验证冲击缓解系统的实验室设计、测试和评估方法。首先,对船体和航道之间的流体动力学相互作用以及这种相互作用如何导致机械冲击的产生进行了理论和实证研究。在典型运行条件下从船舶行驶时获取实际加速度数据,并从以前的研究中获得其他类似数据。其次,研究机械冲击和振动导致急性和慢性损伤的机制。回顾了过去的人体和动物测试,以及有关人体的传递性和机械阻抗的信息。此类信息以及其他伤害数据汇编研究有助于现有的伤害预测。第三,研究了减轻高速船上机械冲击暴露的方法。确定了可以实现冲击缓解的界面(例如船体-航道),并讨论了现有或概念性的冲击缓解系统。此外,还讨论了减少冲击暴露影响的操作方法(例如培训)。最后,制造了一个实验室跌落台装置,用于冲击缓解系统的设计、测试和评估。该测试设备通过成功再现高速船上经历的冲击事件以及出色的可重复性和可控性得到了验证。
美国特种部队在执行任务时使用高速滑行艇。这些船只的运行,特别是在波涛汹涌的大海中,会使乘员遭受严重的机械冲击,这会导致急性和慢性损伤的发生率显著增加。尽管许多政府和民间组织在过去十多年里对这个问题的各个方面进行了研究,但舰队尚未实施有效的解决方案。为了解决这个问题,加利福尼亚州圣地亚哥的海军特种作战司令部指挥官向麻省理工学院海洋工程系转发了一份请求,要求对该问题进行研究。本论文的目的是对这个问题进行全面分析,研究可以缓解问题的方法,并开发和验证冲击缓解系统的实验室设计、测试和评估方法。首先,对船体和航道之间的流体动力学相互作用以及这种相互作用如何导致机械冲击的产生进行理论和实证研究。在典型操作条件下,从船只上获取实际加速度数据,并从以前的研究中获取其他类似数据。第二,研究机械冲击和振动导致急性和慢性损伤的机制。回顾过去的人体和动物试验,以及人体的传递性和机械阻抗信息。这类信息以及其他伤害数据汇编研究有助于现有的伤害预测。第三,研究可以减轻高速船上机械冲击暴露的方法。确定可以实现冲击缓解的界面(例如船体-航道),并讨论现有或概念上的冲击缓解系统。此外,还讨论了减少冲击暴露影响的操作方法(例如培训)。最后,制造了一个实验室跌落台装置,用于冲击缓解系统的设计、测试和评估。该测试装置通过成功再现高速船上经历的冲击事件以及出色的可重复性和可控性得到验证。
与刚性印刷电路板 (PCB) 和柔性 PCB 相比,软电路具有更高的稳健性和更好的机械阻抗匹配性,可与更广泛的宿主表面(包括纺织品和人体软组织)匹配。然而,可拉伸电子产品开发中的一个关键挑战是使用可印刷油墨的能力,这种油墨在 > 100% 的大应变下仍能保持高电导率和稳定的走线电阻。一种有前途的方法来创建具有低机电耦合的柔软、可拉伸和可印刷电子产品,就是将微流体通道或液态金属 (LM) 液滴整合到软弹性体中。[8,9] 镓基 LM,例如共晶镓铟 (EGaIn),因其高导电性、低流体粘度和可忽略不计的毒性而特别受欢迎。[10] 然而,制造带有 LM 导体的电路通常需要大量劳动力,并且需要许多手动步骤。由于 LM 的粘度低、表面张力高且与基板的粘附性差,直接打印 LM 也具有挑战性。因此,研究人员试图提出创新技术,以打印基于 LM 的电路。在一项研究中,EGaIn 沉积在印刷的 Ag 纳米墨水上,以实现电导率提高 6 个数量级、应变耐受极限提高 20 倍以上。[11] EGaIn 还用于选择性润湿光刻图案化的铜 (Cu) 走线,以创建高性能集成电路 [12],并且还沉积在电纺弹性纤维垫上,以获得具有高导电性和可拉伸性的薄膜导体。[13] 在另一项最近的研究中,LM 和银薄片悬浮在热塑性弹性体中,并用于具有极高拉伸性 (2500%) 的摩擦电纳米发电机。 [14] 其他努力包括利用 EGaIn 液滴渗透网络,无论是印刷迹线的形式 [15,16,17] 还是由悬浮在弹性体基质中的 LM 液滴组成的橡胶复合材料。[18,19,20] 然而,这些使用 LM 液滴印刷软电子器件的方法需要额外的热、光学或机械烧结步骤,以及其他形式的后处理以诱导电导率,并且印刷适性对于与微电子集成的应用受到限制