北京体育大学

《运动生理学/体育院校通用教材·普通高等教育“十一五”国家级规划教材》进一步完善了生理学及运动生理学中经典的教学内容，系统介绍了运动对各个器官的影响，并且就运动对不同性别、年龄人群的生理影响做了专门的论述。在骨骼肌疲劳性损伤机制、内分泌、脑功能、特殊环境与运动等方面还引入了国内学者和国际同行的新研究成果。为了指导运动员科学训练和群众体育的科学开展，在“体能”“运动处方”等应用性很强的方面也扩充了内容。一、运动生理学的概念、研究对象和任务二、运动生理学研究的基本方法与水平第三节 人体生理机能的维持与调节第四节 人体生理机能调节的控制第五节 运动生理学的发展历史与研究现状第二节 骨骼肌细胞的生物电现象二、不同类型肌纤维的形态、机能及代谢特征三、运动时不同类型运动单位的动员第七节 运动对骨骼肌形态和机能的影响二、运动导致的骨骼肌超微结构改变三、延迟性肌肉酸痛和运动性骨骼肌超微结构改变的机理四、运动导致的延迟性肌肉酸痛和超微结构改变的防治二、内环境相对稳定的生理学意义 在全国体育院校教材委员会的指导及要求下，全国体育院校通用教材《运动生理学》教材组根据国家“十一五”教材规划要求，在中国生理学会运动生理学专业委员会的大力支持下，组织全国运动生理学专家编写了新版的体育院校通用教材《运动生理学》，以及配套辅助教材《运动生理学习题集》和《运动生理学实验》。本教材已通过运动生理学专业委员会的审定，由人民体育出版社出版。 新版《运动生理学》与上一版《运动生理学》相比，保留了生理学及运动生理学中经典的教学内容，更加注重基本知识、基本概念、基本理论的完善，充实了当今运动生理学一些新的研究成果与内容，并突出了运动生理学应用性特征。本教材具有如下特点： 1．继承了传统的运动生理学教材体系 新版《运动生理学》仍分为“基础篇”和“应用篇”两部分。在“基础篇”中，以人体的器官、系统为章节，系统地介绍了人体生理学基本内容，以及与运动训练和体育健身有关的机体反应与适应特点。在“应用篇”部分，仍按运动生理学专题划分章节，突出了运动生理学的理论与方法在运动实践中的应用，为运动训练和运动健身提供理论依据和方法指导。 2．完善了运动生理学基础理论内容 在本教材基础篇骨骼肌机能一章增加了的“运动对骨骼肌形态和机能的影响”一节，深入系统地介绍了近年来对运动导致的骨骼肌超微结构改变机理的认识。血液一章增加了“血型与输血原则”和“血液中重要指标参考值及意义”两节，使读者对血液的基本功能有更清晰的认识。内分泌功能与运动一章增加了“功能器官的内分泌及激素”和“运动与内分泌功能”两节，并着重介绍了运动对内分泌功能的影响。神经系统机能一章增加了“睡眠”和“脑电图在运动实践中的应用”两节，神经系统一章的内容更加丰富。 3．丰富了“应用运动生理学”内容 新版《运动生理学》教材在“应用篇”中特殊环境与运动能力一章增加了“微重力与运动”和“水下环境与运动”两节。在运动健身与运动处方一章中增加了应用的实例。在身体素质一章中增加了“平衡、灵敏、柔韧和协调”等内容。在本篇还增加了“运动项目的生理学特点”和“体能”两章内容，以适应当今运动训练过程中日益增长的对运动生理学理论和方法的迫切需要。 4．更加注重应用性，面向全民健身和运动训练 新版的《运动生理学》教材在介绍基础理论知识的同时，加强了“应用运动生理学”内容的介绍，突出了运动生理学的理论与方法的应用。

机器人的控制系统与运行原理你知道吗？非汽车

机器人的控制系统与运行原理你知道吗？非汽车

机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功用和功能的主要要素。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和实行机构收回指令信号，并进行控制。下面文章主要介绍机器人控制系统。

“控制”的目的是指被控对象会按照者所期望的方式产生行为。“控制”的基本条件是了解被控对象的特性。

“实质”是对驱动器输出力矩的控制。机器人的控制系统

工作原理是示教再现；示教也称导引示教，既是人工导引机器人，一步步按实际需求动作流程操作一遍，机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作的姿态、位置、工艺参数、运动参数等，并自动生成一个连续执行的程序。完成示教后，只需要给机器人一个启动命令，机器人将会地自动按照示教好的动作，完成全部流程；

1）按照有无反馈分为开环控制与闭环控制。

开环精确控制的条件：精确地知道被控对象的模型，并且这一模型在控制过程中保持不变。

2）按照期望控制量分为力控制、位置控制与混合控制。

位置控制分为单关节位置控制（位置反馈，位置速度反馈，位置速度加速度反馈）、多关节位置控制。

多关节位置控制分为分解运动控制、集中控制力控制分为：直接力控制、阻抗控制、力位混合控制。

模糊控制、自适应控制、最优控制、神经网络控制、模糊神经网络控制 、专家控制。

4.控制系统硬件配置及结构、电气硬件、软件架构

由于机器人的控制过程中涉及大量的坐标变换和插补运算以及较低层的实时控制。所以，目前市面上机器人控制系统在结构上大部分采用分层结构的微型计算机控制系统，通常采用的是两级计算机伺服控制系统。

主控计算机接到工作人员输入的作业指令后，首先分析解释指令，确定手的运动参数。然后进行运动学、动力学和插补运算，最后得出机器人各个关节的协调运动参数。这些参数经过通信线路输出到伺服控制级，作为各个关节伺服控制系统的给定信号。关节上的伺服驱动器将此信号D/A转换后驱动各个关节产生协调运动。传感器将各个关节的运动输出信号反馈回伺服控制级计算机形成局部闭环控制，达到精确的控制机器人在空间的运动。

①利用PLC的输出端口使用脉冲指令来产生脉冲驱动电机，同时使用通用I/O或者计数零部件来实现伺服电机的闭环位置控制

②使用PLC外部扩展的位置控制模块来实现电机的闭环位置控制，这种方式主要是以发高速脉冲控制，属于位置控制方式，位置控制一般都是点到点的位置控制方式较多。

汇川运动控制赋能智慧物流

文｜《物流技术与应用》 喜崇彬

苏州汇川技术有限公司物流装备行业总工程师 任宪金

2022年12月16日，在“第十届全球智能物流产业发展大会暨2022全球物流装备企业家年会”上，苏州汇川技术有限公司物流装备行业总工任宪金先生做了题目为“汇川运动控制，赋能智慧物流”的演讲。

任宪金总工首先介绍到，随着工厂智能制造的持续升级，作为工厂运行支撑体系的仓储系统，自动化程度也越来越高，继传统的烟草、汽车、电商等行业以后，新能源、酒水、化纤等多个行业对于仓储自动化的需求也是持续的爆发。

随后，任宪金以自动仓储系统中最常用到的设备堆垛机为例，介绍了多行业多场景下堆垛机技术的发展趋势——更准、更快、更高。

基于目前技术需求的变化，汇川能给这个行业带来什么样的产品或者解决方案呢？任宪金总工总结介绍到，汇川可以在软硬件两个方面给提供帮助。在硬件能力方面，汇川基于在自动化这个领域二十年的沉淀，构建了从执行端（如电极、传感器、编码器）到驱动端到控制侧到边缘侧，多产品硬件组合的能力。同时汇川还具备把所有的硬件通过网络架构做链接的能力。

在软件能力方面，也可以称为算法能力，汇川一直以来是通过行业线的运作方式，也就意味着汇川在各个行业里面都有行业级的解决方案，而支撑这些行业解决方案的底层就是一些运动控制模型，也叫做运动控制算法。比如汇川有在张力场景里面的张力控制算法，汇川在提升类的四象限的提升负载的算法，多轴同步的算法等等。这些算法其实都是一些运动控制模型。当汇川把这些运动控制模型赋能运用在各个行业里面，就可以给这些行业带来一些创新和发展。

基于以上两点能力，汇川搭建了一套基于客户需求场景的汇川的智能堆垛机的解决方案，具有三个特点。第一个特点是快，速度可以达到6米每秒，加速度可以做到4米每秒方不打滑。传统堆垛机有一个普遍的问题，就是在它定位末端，为了找到准确定位位置，会有一个缓慢的滑行阶段。这种运动控制会极大的衰减了堆垛机的定位效率。而汇川的堆垛机控制系统内置了一个实时全闭环的控制算法，以此来减少滑行时间，从而使得堆垛机运动更快，作业效率更高。

第二点，汇川运动控制可以让堆垛机做到±5毫米的定位精度。支撑这个精度的算法的条件是汇川控制系统使用的是100兆的高速实时总件，能够实现250微秒内对全闭环的位置定位2，组件的同步误差可以做到15纳秒之内。

第三点，汇川运动控制系统支持35米以上的高立柱堆垛机的应用，其中最关键的是防摇算法的高效准确调试。汇川在堆垛机的顶端装一个防摇摆传感器，去监测堆垛机顶端的晃动频率。汇川这套系统内置了一个防摇摆模型，通过模型追踪的算法，把堆垛机每次一防摇的参数记录，并且实现系统对参数的自学习过程。这使得汇川工程师后期去对每一台超高堆垛机做防摇调试，大概只需要三分钟的时间就可以完成。同时，一些高立柱场合应用的堆垛机，因为载重大，需要使用双电机，汇川的运动控制算法里面就内置了一个双驱的功能块，可以保证双轴完美同步。

任宪金总工还谈到：在如今国家推动双碳战略的大背景下，越来越多的客户要求自动化解决方案里面要具备节能的功能和效果。所以汇川在研究运动控制系统之初，就在硬件的拓扑上面搭建了一个共直流母线的硬件拓。在共直流母线下，多个流变轴它的发电轴跟电动轴之间的能量可以做到互惠，以此达到节能的效果。在节能控制上面，汇川系统根据电动轴跟发电轴的节拍，控制时序，以此来达到电动跟发电的耦合区间的完美匹配，以此来达到节能。

设备制造厂家很关注汇川的运动控制系统能够给他们的堆垛机带来哪些优势。对此，汇川提炼出三点，即：第一是轻量化。汇川通过运动控制的算法，软件跟机械的耦合可以降低当前对于机械的钢性跟钢度的要求，以此来达到减重，这是通过机跟电的强耦合带来的优势。

第二是模块化。汇川开发的复合分配算法、实时全闭环算法等，都内置成了一个功能块，方便汇川系统开发工程师随时调用，从而达到快速完成堆垛机前期方案设计开发和调试交付。

第三个是标准化，汇川采用一套标准化的配置去覆盖到多个应用场景，从而降低电控配置成本和维护费用。

任宪金总工还特别强调，汇川一直认为创新来自于协同，汇川希望与OEM客户和EU客户保持高度的默契协同，三方联合创造价值闭环，从而创造全新的价值。

任宪金总工在演讲最后展望未来：他认为汇川技术以多产品的硬件能力，结合在运动控制领域的软件算法能力，在堆垛机，输送及、分拣设备等核心设备上，能助力客户的设备更稳定、更高效、更易用。汇川技术希望与物流行业的客户携手同行，一起迎接多场景物流的机遇和挑战，推进行业核心部件的国产化，建设开放共赢的物流产业链生态，拥抱物流大时代。