振荡浮体式波浪能装置能量特性试验研究

作者: 

吴秀山¹，周昭民¹，王 涛¹，项若轩¹，林楚森²，周斌珍²

作者单位：

1. 中电建新能源集团股份有限公司

2. 华南理工大学 土木与交通学院

期刊：海洋工程

图：波浪能浮子模型示意（图源：原论文）

摘要：

海洋波浪能的高效开发对可再生能源发展具有重要价值，其能量俘获特性是其规模化应用的关键。本

研究通过物理模型试验，针对南海典型规则波与不规则波条件对比研究了垂荡式单浮体与双浮体并排式波浪能装置的能量转换特性。结果表明，单浮体系统在固有周期处达到38.5%的较高的能量转换效率，而双浮体系统则显著拓宽了有效俘获频带。对于典型不规则波海况下，单浮体平均发电功率相较于双浮体高25.6%，但双体系统展现出更稳定的功率输出特性。该研究揭示了不同浮体构型在能效与运行稳定性方面的特征差异，为波浪能装置的设计提供了科学依据。

关键词：

波浪能装置；振荡浮体；运动响应；转换效率；模型试验

Machine Learning-Based Recursive Prediction and Application of Green’s Function of Water-Wave Radiation and Diffraction

基于机器学习的格林函数递归预测方法及其在波浪辐射与绕射问题中的应用

作者：

Minmin Zheng¹, Xinsheng Fan² , Chuanqing Li ¹, Jianpeng Li¹, Duolun He³ and Renchuan Zhu ²

期刊：Journal of Marine Science and Engineering

摘要：

频域自由面格林函数方法在船舶水动力学计算中应用广泛，但其核心难点在于格林函数及其偏导数的高效计算。本文系统分析了自由面格林函数与其导数之间的关系，并提出了一种基于机器学习的递归预测方法——脉动源递归预测法。通过在不同参数条件下的数值实验，评估了该方法的精度与计算效率，并将其应用于集装箱船 S175 型和某散货船的水动力计算。结果表明，该方法能够在保证预测精度达到小数点后三至六位的同时，显著提升计算效率，其性能优于传统数值方法，并与解析方法相当。所得水动力结果可靠，验证了该方法的实用性。

关键词：

frequency-domain Green’s function; machine learning; recursive prediction; hydrodynamic calculation

频域格林函数；机器学习；递归预测；水动力计算

踝关节稳定程度差异对冲击性变向动作中

下肢肌肉协同模式的影响

作者：孔莉，李浩杰，伍勰

作者单位：

上海体育大学 运动健康学院

期刊：中国康复医集志

摘要：

目的：分析功能性踝关节不稳（functional ankle instability，FAI）患者、踝关节扭伤后无不稳人群（Coper）及健康人群（control，CON）在跳跃落地侧切动作中的下肢肌肉协同模式。

方法：招募FAI、Coper 和CON人群各12 例（男女比例、损伤侧是否为利侧等指标均进行了组间匹配）。采集跳跃落地侧切动作中单侧下肢的运动学、动力学和表面肌电数据，使用非负矩阵分解算法对肌电数据进行协同分析，提取协同个数、方差解释率（variance accounted for，VAF）、协同结构、激活系数等参数。

结果：三组人群均存在四种协同模式。协同一主要激活伸髋肌和伸膝肌，在落地缓冲阶段发挥作用；协同二主要激活伸膝肌和踝跖屈肌，在落地缓冲和侧切发力阶段发挥作用；协同三主要激活膝屈肌和踝跖屈肌，在侧切发力阶段发挥作用；协同四主要激活胫前肌，在落地缓冲早期及侧切发力末期发挥作用，该协同的主要功能是维持踝关节稳定。三组协同个数无显著差异，但FAI组的VAF-1（协同个数为1 所对应的VAF值）明显高于其他两组（P<0.05）。在协同结构中，FAI 和Coper 组表现出更大的髋膝周肌肉激活权重，更小的踝跖屈肌及外翻肌激活权重及更大的胫前

肌激活权重（P<0.05）。在激活系数方面，Coper组会将协同二和协同三的激活峰值提前（P<0.05）。

结论：踝关节稳定程度差异并未改变下肢肌肉协同数量，但功能性踝关节不稳患者各协同结构内肌肉贡献度发生改变——产生了近端肌肉代偿性策略，足部肌肉侧重于维持踝关节矢状面的稳定，对缓冲及发力的功能性任务贡献减少；Coper人群通过中枢对激活系数的调整弥补了踝周肌肉激活的降低。

关键词：

功能性踝关节不稳；神经肌肉控制策略；肌肉协同；非负矩阵分解

DOI: 10.3969/j.issn.1001-1242.2025.08.006

作者：Tabea Christ, Kim Joris Boström, Heiko Wagner, Christiane Bohn

作者单位：

德国明斯特大学 运动科学系

期刊：

Frontiers in Human Neuroscience

摘要：

背景：与同龄的神经典型儿童相比，注意缺陷多动障碍（ADHD）儿童常表现出平衡和姿势控制方面的困难。尽管姿势摇摆在该人群中已有较多研究，但对于其维持平衡时所采用的具体姿势策略仍缺乏深入了解。本研究在传统的踝关节与髋关节策略分析的基础上，进一步纳入了涉及头部、手臂和躯干运动的上半身策略，旨在探讨 ADHD 儿童与非 ADHD 儿童在姿势控制策略上的差异。

方法：共招募 41 名儿童（17 名 ADHD 组，24 名对照组），平均年龄 10.0 ± 1.4 岁。静态平衡通过 25 秒单腿站立评估，动态平衡通过在狭窄木梁上行走测试。动力学数据由 Kistler 力平台采集，运动学数据由 Qualisys 运动捕捉系统记录。关节力矩幅值采用 Myonardo 软件基于逆动力学方法计算。

结果：与对照组相比，ADHD 儿童在静态与动态平衡任务中踝关节和上半身关节的力矩显著更高：上半身关节力矩幅值分别高出 11%（动态）和 7.5%（静态），踝关节则分别高出 22% 和 20%。而在髋关节方面，ADHD 组的力矩幅值则显著降低，分别比对照组低 25%（动态）和 34%（静态）。

结论：ADHD 儿童普遍存在本体感觉与神经肌肉控制的缺陷，表现为肌肉激活精度不足。小脑功能障碍可能进一步影响其平衡与协调能力，从而削弱其根据任务需求灵活调整关节力矩的能力。本研究结果表明，ADHD 儿童在姿势控制过程中难以高效地选择与整合多种策略。这提示在临床和康复实践中，应加强对 ADHD 儿童平衡与姿势控制的评估，以制定针对性干预方案，降低运动损伤风险并促进身心健康。

关键词：

ADHD, children, balance tasks, postural control, joint torques, postural strategies

注意缺陷多动障碍，儿童，平衡任务，姿势控制，关节力矩，姿势策略

DOI: 10.3389/fnhum.2025.1630049

Low-Profile, Shoe-Type Ankle–Foot Orthosis with Active Variable Ankle Stiffness via Wire–Fabric Compression Mechanism

低外形鞋式踝足矫形器：基于线缆–织物压缩的主动可变刚度设计

作者：Eunbin Choe ¹, Junyoung Moon ², Jaewook Ryu ¹, Seungtae Yang ², Alireza Nasirzadeh ¹, Sejin Kong ³, Youngsuk Choi ³, and Giuk Lee ¹^,²

作者单位：

1. 韩国 中央大学 机械工程学院

2. 韩国 HUROTICS 公司

3. 韩国 LS Networks 有限公司 研发中心

期刊：biomimetics

图：(a) 验证 AVC-Shoes 刚度调节性能的测试平台硬件与数据流程示意。 (b) 风玫瑰图展示了在七个压缩等级下 AVC-Shoes 的刚度变化，峰值刚度如图所示。（图源：原论文）

摘要：

急性踝关节扭伤常因固定而导致慢性踝关节不稳与肌肉萎缩，这使得踝–足矫形器（AFOs）具备实时刚度调节的能力成为必要。本文提出了一种主动可变压缩鞋（AVC-Shoes），其设计灵感来源于“跟腱锁紧贴扎”技术，采用线缆–织物压缩机制在步态周期的关键时刻选择性增强踝关节的刚度。实验结果表明，AVC-Shoes 能在各个方向上实现可变踝关节刚度，在背屈和跖屈方向的刚度范围分别可达 8.3 和 5.9 Nm/rad。此外，对三名健康参与者进行的初步人体试验显示，在主动压缩模式下，推蹬阶段腓肠肌的肌肉活动显著高于支具模式（提升 19%）。通过在足跟着地时选择性增加关节刚度，AVC-Shoes 展现出成为下一代 AFOs 的潜力，既能稳定踝关节，又可避免因长期使用支具而引起的肌肉萎缩。

关键词：

wearable robots; ankle–foot orthoses; variable stiffness; wire–fabric compression mechanism

可穿戴机器人；踝–足矫形器；可变刚度；线缆–织物压缩机制

Pitch Invariance Reveals Skill-Specific Coordination in Human Movement: A Screw-Theoretic Reanalysis of Golf Swing Dynamics

螺距不变性揭示人类运动中的技能特定协调性：高尔夫挥杆动力学的螺旋理论再分析

作者：Wangdo Kim

作者单位：

秘鲁 工程与技术大学 机械工程学院

期刊：

Journal of Functional Morphology and Kinesiology

图：在准备姿势（address position）时的反光标记点放置。图中详细展示了用于手腕和球杆追踪的标记配置。（图源：原论文）

摘要：

研究背景： 人类熟练运动（如高尔夫挥杆）源于旋转与平移动力学的协调。本研究考察了螺距——一种螺旋理论不变量，其定义为沿瞬时螺旋轴（ISA）的线速度与角速度之比——作为量化运动协调性的简洁指标。

方法： 我们重新分析了一个经过验证的运动捕捉数据集，其中包括一名熟练女性高尔夫球手与一名新手。通过三维标记点数据计算出 ISA 轨迹和螺距值，并与通过测力台收集的垂直地面反作用力（GRF）信号进行同步。

结果： 熟练球手表现出严格受限的螺距振荡（约 ±0.0025 cm/rad），且在时间上与单一、明确的 GRF 峰值对齐。相比之下，新手表现出不规则的螺距波动（−0.025 至 +0.01 cm/rad），以及多个峰值的异步 GRF 模式。

结论： 研究结果表明，螺距可以作为熟练表现的生物力学指标，反映关节间协调性和力量时序的程度。螺旋理论因此为运动效率在体育与康复中的评估提供了一种严谨的分析框架。

关键词：

pitch invariance; screw theory; skilled movement; biomechanical efficiency;

motor coordination

螺距不变性；螺旋理论；熟练运动；生物力学效率；运动协调性

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