1 基本概念 陀螺仪（ gyroscope）的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是 不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向，制造出来的东西就叫陀螺仪。我们骑自行车 其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。陀螺仪 在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。 然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。在现实生活中，陀螺仪 发生的进动是在重力力矩的作用下发生的。 陀螺仪多用于导航、定位等系统，常用实例如手机GPS定位导航、卫星三轴陀螺仪定位。陀 螺仪基本上就是运用物体高速旋转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向的性质，所 制造出来的定向仪器。不过它必需转得够快，或者惯量够大（也可以说是角动量要够大）。不然， 只要一个很小的力矩，就会严重影响到它的稳定性。 2 陀螺发展历史 1850年法国的物理学家莱昂傅科（ J.Foucault）为了研究地球自转，首先发现高速转动中的转 子（ rotor），由于惯性作用它的旋转轴永远指向一固定方向，他用希腊字 gyro（旋转）和skopein （看）两字合为gyro scopei 一字来命名这种仪表。 18世纪欧拉建立的动力学方程和欧拉运动学方程，为陀螺运动的理论奠定了基础。但是制造 出一个实用的陀螺却经历了长时间的探索。19世纪中期，随着钢制外壳船舶的出现，原来所用的 磁罗盘不再适用，因而用陀螺导航的要求日益迫切。在第一次世界大战中，美国海军制成了陀螺 导航仪，并很快被其他国家所采用。随着航海和航空事业的发展，陀螺仪已成为不可缺少的精密 导航仪器。20世纪初出现了飞机的陀螺稳定器和自动驾驶仪。但直到1940年后，陀螺罗盘才完全 代替了磁罗盘，1950年出现了惯性导航系统。 不论制造得多么精密的陀螺，要完全消除轴承的摩擦力并使质心和支点重合是不可能的，因 而就会产生外加干扰力矩的作用，引起陀螺转子自转轴的缓慢进动，称为陀螺漂移。这时的进动 角速度称为漂移角速度。陀螺漂移角速度的大小是衡量陀螺精度高低的标志。为最大限度地减少 漂移，近代陀螺的研究课题主要是如何实现无干扰力矩的支承。主要途径是用电场力来代替支架， 实现无支承悬浮。如果转子是个标准的球形，则电场力通过其中心，从而实现无摩擦的悬浮。另刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 2 页 一个途径是用磁场力来实现转子的悬浮，但要求转子必须是用超导体制造的，才能使磁力线垂直 于球形转子的表面且不穿透它的表面。这就是近代电陀螺和磁陀螺的基本设想。 3 刚体陀螺仪结构 从力学的观点近似的分析陀螺的运动时，可以把它看成是一个刚体，刚体上有一个万向支点， 而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动，所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运 动。更确切地说，一个绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫陀螺。将陀螺安装在框架装置上，使陀螺 的自转轴有角转动的自由度，这种装置的总体叫做陀螺仪。 图1 陀螺仪结构 陀螺仪的基本部件有： 1) 陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴 高速旋转，并见其转速近似为常值)； 2) 内、外框架(或称内、外环，它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构)； 3) 附件(是指力矩马达、信号传感器、控制器等)。 4 陀螺仪工作原理 陀螺仪，是一个圆形的中轴的结合体。而事实上，静止与运动的陀螺仪本身并无区别，如果 静止的陀螺仪本身绝对平衡的话，抛除外在因素陀螺仪是可以不依靠旋转便能立定的。而如果陀 螺仪本身尺寸不平衡的话，在静止下就会造成陀螺仪模型倾斜跌倒，因此不均衡的陀螺仪必然依 靠旋转来维持平衡。刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 3 页 陀螺仪本身与引力有关，因为引力的影响，不均衡的陀螺仪，重的一端将向下运行，而轻的 一端向上。在引力场中，重物下降的速度是需要时间的，物体坠落的速度远远慢于陀螺仪本身旋 转的速度时，将导致陀螺仪偏重点，在旋转中不断的改变陀螺仪自身的平衡，并形成一个向上旋 转的速度方向。当然，如果陀螺仪偏重点太大，陀螺仪自身的左右互作用力也将失效！。 而在旋转中，陀螺仪如果遇到外力导致，陀螺仪转轮某点受力。陀螺仪会立刻倾斜，而陀螺 仪受力点的势能如果低于陀螺仪旋转时速，这时受力点，会因为陀螺仪倾斜，在旋转的推动下， 陀螺仪受力点将从斜下角，滑向斜上角。而在向斜上角运行时，陀螺仪受力点的势能还在向下运 行。这就导致陀螺仪到达斜上角时，受力点的剩余势能将会将在位于斜上角时，势能向下推动。 而与受力点相反的直径另一端，同样具备了相应的势能，这个势能与受力点运动方向相反， 受力点向下，而它向上，且管这个点叫“联动受力点”。当联动受力点旋转180度，从斜上角到达 斜下角，这时联动受力点，将陀螺仪向上拉动。在受力点与联动受力互作用力下，陀螺仪回归平 衡。 5 实验原理 陀螺仪被用在飞机飞行仪表的心脏地位，是由于它的两个基本特性：一为定轴性（ inertia or rigidity），另一是进动性（ precession），这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。 5.1 定轴性 当三自由度陀螺转子高速旋转后，若不受外力矩的作用，不管基座如何转动，支撑在万向支 架上的 陀螺仪自转轴指向惯性空间的方位不变，这种特性叫“定轴性”。如果我们以地球为基准， 则可以认为三自由度陀螺相对于地球运动，这种运动称为陀螺的假视运动或视在运动。视在运动 是陀螺稳定性的表现。 其惯性随以下的物理量而改变： 1）转子质量愈大，转动惯量I愈大； 2）转子旋转半径愈大，转动惯量I愈大； 3）转子旋转速度愈高，转动惯量I愈大； 5.2 进动性刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 4 页 在运转中的陀螺仪，如果外界施一作用或力矩在转子旋转轴上，则旋转轴并不沿施力方向运 动，而是顺着转子旋转向前90度垂直施力方向运动，此现象即是进动性。 进动性的大小也有三个影响的因素： 1）外界作用力愈大，其进动性也愈大； 2）转子的质量惯性矩（moment of inertia）愈大，进动性愈小； 3）转子的角速度愈大，进动性愈小； 而进动方向可根据进动性原理取决于施力方向及转子旋转方向。 6 实验系统性能 1）刚体陀螺仪  尺寸：200*200*200mm  重量: 1.6Kg 2）转子电机：直流无刷电机（双电机结构）； 3）电机转速：0~6000r/min（可调）； 4）电源  电压：DC +12V  电流：3A 7 实验系统特点 1）采用三自由度刚体陀螺结构，可进行完善的陀螺实验及演示；刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 5 页 2）转子电机采用高速无刷电机，转速平稳，寿命长； 3）转子采用双电机结构，保障了转子的对称性，并加大了转子驱动力矩，启动速度快； 4）配置有专用控制器，可以完成转子转速控制，方便实验； 8 实验操作 将刚体陀螺仪器平放在桌面上，仪器周转保留一定空间。 1）接通电源，打开开关； 2）设置转子转速：大、中、小； 3）启动陀螺，观察陀螺转子转速是否已经稳定； 4）定轴性实验 当三自由度陀螺转子高速旋转后，若不受外力矩的作用，不管基座如何转动，支撑在万向支 架上的陀螺仪自转轴指向惯性空间的方位不变，这种特性叫“定轴性”。 当陀螺转子高速旋转稳定后，手持基座分别绕刚体陀螺三个轴转动，观测刚体陀螺仪转子轴 的指向的变化。 分别改变转子转速大中小，观测陀螺转子轴的变化。 5）进动性实验 进动性是三自由度陀螺仪的一个基本特性。陀螺仪绕着与外力矩矢量相垂直的方向的转动， 叫做进动，其转动角速度叫做进动角速度。 进动角速度的方向取决于转子动量矩H和外力矩M的方向。外加力矩沿陀螺自转方向转动 90°即为进动角速度( )矢量方向。或者用右手定则记忆：从动量矩H沿最短路径握向外力矩M的 右手旋进方向，即为进动角速度方向。 通过控制器可改变转子飞轮正反转、转速，从而控制动量矩H的方向和大小，通过内框两侧 不同一侧加挂已知重量砝码，改变外力矩M的大小和方向，动量矩H为转子转动惯量和转速的乘 积，方向符合右手定则 进动角速度计算公式：ω=M/H sinθ 当θ=90°时，sinθ=1，所以 ω=M/H =M/Iωr 6）关闭电源，断开开关；刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 6 页 7）撤收仪器设备。 9 适用课程 惯性传感器原理、惯性导航原理、导航制导与控制、飞行控制原理、无人机实训实验、基础 力学、刚体力学、陀螺力学、理论力学、新型传感器原理及应用等。 10 注意事项 1）陀螺飞轮高速旋转时，不可用手触摸或试图阻止其转转； 2）实验系统工作时，尤其是陀螺转子处于高速旋状态下，必须有人在场； 3）刚体陀螺仪属于精密机械结构，操作中应当轻拿轻放，以免损坏设备。

轴系部件拆装与分析实验是针对轴系结构开设的实验。实验分组进行，每组2人，课内4学时。为使学生了解并掌握更多不同类型的轴系结构形式，实验中为学生提供12种不同结构形式的方案，配有相关零部件实验箱。学生自行选择方案，按所选方案自行组装，然后画出轴系部件结构草图并进行测绘。每个环节指导教师逐一进行检查，实验课结束前指导教师在草图上签字。课后按要求做实验报告，并画正规轴系部件结构图一张。该实验为学生完成轴系部件设计大作业和课程设计奠定了良好基础。该实验装置2009年获黑龙江省教学成果二等奖。

《现代羽毛球专项竞赛体系与训练参赛机制》从现代竞技体育的发展特点、世界运动竞赛体系及其演变、羽毛球专项竞赛发展特征，以及世界优秀运动员的参赛特征入手，比较全面的梳理了世界范围运动竞赛的整体发展状况与趋势，分析羽毛球专项竞赛的体系特征与发展特点，为更好的理清并把握世界运动竞赛发展特征，系统规划我国运动竞赛改革，有序推进竞赛、训练工作的科学发展提供参考依据。 该成果基于对世界运动竞赛体系的系统分析，结合羽毛球项目的奥运备战需求，与国家羽毛球队紧密合作，从世界羽毛球项目的竞赛体系特征、高层级比赛的年度安排、积分规则与排名情况、世界优秀运动员年度参赛数量与积分排名变化、年度训练时间与参赛时间安排、年度参赛的结构特征与训练的阶段性特点等几个方面进行系统梳理与数据分析，丰富了现代运动竞赛理论，更为国家羽毛球队科学规划奥运备战训练与参赛过程、提高训练参赛效益、如期完成奥运会备战与参赛任务并夺取金牌，提供了重要的技术支持，取得预期的科技效益，获得国家队以及相关管理部门的积极肯定。

成果描述：本实用新型提供一种组合式体育训练防护垫,包括软毛粘附条,连接带和防护垫单体,所述的软毛粘附条设置在防护垫单体的上侧面边缘；所述的连接带缝制在防护垫单体的上侧棱边处；所述的连接带环绕在防护垫单体上侧面的边缘；所述的连接带包括硬质塑钩面,拉链和加强布条,所述的硬质塑钩面外侧设置拉链；所述的加强布条粘附在硬质塑钩面的背面；所述的防护垫单体包括缓冲薄垫,橡胶板,帆布外包层,防滑面,底层,充气弹力层和充气孔。本实用新型的连接带,充气弹力层和底层的设置,结构简单,便于组合连接,安全可靠,实用性强,便于调整厚度和弹力,改善了设备的适用性,便于推广和使用。市场前景分析：本实用新型的连接带,充气弹力层和底层的设置,结构简单,便于组合连接,安全可靠,实用性强,便于调整厚度和弹力,改善了设备的适用性,便于推广和使用。与同类成果相比的优势分析：国内领先

新冠肺炎疫情对航海教育的冲击日渐显现。虽然各航海院校和船员培训机构的航海类教师已通过各种远程教学软件开展了理论课程教学，但是对于实践性很强的航海类实操课程来说，迫切需要能够进行网上实操训练的模拟软件。大连海事大学航海动态仿真和控制实验室尹勇教授团队联手大连海大智龙科技有限公司，搭建了远程航海教育在线实操平台，日前正式上线了电子海图显示与信息系统（ECDIS）、雷达/ARPA模拟实训软件、全球海上遇险与安全系统（GMDSS）、智能配载、船舶操纵与避碰、船舶消防训练模拟、救生艇筏收放模拟、锚机缆机等甲板机械操作模拟等十几种模拟实训软件和资源包。疫情期间，国内外各航海类兄弟院校及各企事业单位均可免费使用。尹勇介绍说，实操训练课是为了增强学生的专业技能、提高动手能力而设置的实践技能操作课，在航海类学生教学中占有重要地位。为响应国家“停课不停教、停课不停学”的号召，2月10号复工后，实验室教师和海大智龙公司的开发人员迅速确定了航海教育在线实操训练平台的系统框架和开发方案。经协力攻关，用30天时间就快速整合了实验室和公司现有的成熟实操类产品，搭建了远程航海教育在线实操平台，解决了目前航海教学和培训单位的航海类实训教学无法开展的难题。 平台推出的中英文版本系列在线实训产品完全满足海员培训发证和值班国际公约（STCW）公约、《中华人民共和国海船船员培训大纲》及《中华人民共和国海船船员适任评估规范》中关于船员培训与评估的相关要求。“之所以能这么快开发上线，是因为大连海事大学在这方面有近20年的积累，这次开发的线上资源，操作页面和内容与实验室里学生使用的软件一模一样，学生可以不受地域和开放时间的限制，随时随地进行相关的训练。”登录航海教育在线实操训练平台，可以看到多种不同内容的学习系统。智能配载计算机在线学习系统内包括散货船、液货船、集装箱船、多用途船等多种船型，可用于航海类学生上课及沿海航区及无限航区三副及大副培训；JRC雷达在线训练系统采用分层显示、图像裁剪、岸线数据简化等技术，模拟真实雷达的各项功能，研发了“无纸化”雷达人工标绘仿真系统；GMDSS在线学习系统可用于GMDSS无线电操作员进行GMDSS设备操作项目的培训与评估；船舶操纵与避碰在线学习系统包括仿真项目、避碰规则介绍、号灯号型训练等内容，其中的在线虚拟仿真项目包含了靠泊、离泊、对遇、追越、在航工程船避让、受限制水域及干支流交汇水域等7种典型场景的仿真模拟……

成果简介：针对大型活动中人群运行的实际需求，利用数字表演和计算机仿真等技术手段完成游行的队形队容设计、集结疏散部署及队伍行进表演的智能辅助策划，并紧密围绕方阵训练及现场指挥调度等任务建立有效的训练辅助系统和指挥保障系统，通过视频采集设备、传感器、GPS、激光定位仪等多方位、多传感设备获取活动运行过程中实时数据，确保指挥员在训练中和活动现场能看到、能听到、能指挥到。大型活动训练辅助与指挥保障系统包括队列队容仿真设计子系统、队列方阵定位辅助子系统、现场视频

随着现代生活方式的变化，感觉统合失调（Sensory Integration Disorder，SID）在我国检出率越来越高，目前我国儿童SID检出率为10%～40%，个别地区报道检出率更高。 SID与许多心理问题如学习困难、焦虑、抑郁、自闭症、多动症、原发性遗尿等有关，对儿童的身心健康发育产生了不良影响。 3～6岁是儿童身体急速发展的时期，也是预防感觉统合失调的重要阶段。感觉统合训练多通过运动的形式实现。 本研究成果根据神经心理的理论，开发出一套学龄前儿童SID自然矫正训练法，将感觉统合训练与适合幼儿身心发育水平的体育游戏结合起来，为幼儿提供丰富的感觉刺激，以提高其感觉统合的自然发展。研究成果开发的方法具有适宜、安全、有效、娱乐的特点，能够有效矫正学龄前儿童感觉统合失调。

XM-FQA腹部移动性浊音叩诊与腹腔穿刺训练模型   一、功能特点： ■ XM-FQA腹部移动性浊音叩诊与腹腔穿刺训练模型采用高分子材料制成，体表标志明显，肤质仿真度高。 ■ 模拟人取平卧位，质地柔软，触感真实，外观形象逼真。 ■ 解剖标志准确：胸骨柄上缘、髂前上棘等可明显触知，便于穿刺定位。 ■ 功能实验台可操作仿真病人模拟左、右侧卧位，进行腹部移动性浊音叩诊训练。 ■ 功能实验台可操作仿真病人取斜坡卧位或左侧卧位，进行腹腔穿刺，进针有落空感，穿刺成功可抽出模拟腹腔积液。 ■ 同一部位可反复穿刺。 ■ 穿刺部位模块可更换。   二、标准配置： ■ 腹腔穿刺模拟人：1具 ■ 功能实验台：1张 ■ 穿刺针：1根 ■ 说明书：1册 ■ 保修卡合格证：1张

XM-DJF多功能电子打结训练器   用于外科打结训练的模型，学员可反复练习，提高临床打结操作技能，模型选用高分子材料制作而成，感觉真实，适用于广大医学院校、护理学院、医学技术学院，医院等机构，是进行临床打结示教及训练的产品。   主要功能： 1、模型由透明有机玻璃材料制成，便于训练者观察以及评估操作能力，设计独特，三种不同型号圆柱构成多种打结空间。 2、采用独特的磁力系统模拟不同大小的组织拉力，拉力过大可引起报警。 3、模拟血管富有弹性，操作时真实感强，更换方便。 4、特殊的凹槽设置，安装容易，拆卸方便。 5、可练习的打结方法：单手打结法，双手打结法，器械打结法。 6、可练习的打结种类：单结、方结、三重结或多重结、外科结以及辨认假结，滑结。 7、可模拟多种打结环境：外科结小切口打结，腹腔、盆腔深部打结，大切口深部有角度打结等。

XM-ZTC-4智能推拿手法训练考评系统 （单机版/网络版）   XM-ZTC-4智能推拿手法训练考评系统应用了计算机、传感器等技术，其推拿操作表面采用了人体仿真材料的虚拟肤质，手感光滑舒适，能模拟人体肌肤的弹性、韧性和柔软度，是一套适应现代推拿教学目的的推拿手法练习和考试系统，仪器由推拿手法传感器、推拿手法模拟操作平台、数据采集卡、推拿手法参数处理软件以及计算机构成。   一、功能特点： ■ 以三维波形形式记录手法操作时的频率、力度、方向变换，波形光滑、振幅一致。 ■ 推拿手法的实时模拟学习，师生手法参数比较。 ■ 推拿手法考试及智能评分功能，评分模块是根据评分参数组成及其与总分数各比例和参考手法的参值，利用软件内的计算模块计算出最终成绩。 ■ 可以和参考手法进行动态对比。 ■ 通过无线网络用一台教师机和其它若干台学生机进行联网，共有联机和单机两种工作状态。联机时，教师机可以监控学生机，发送指令到学生机上进行教学或考试，考试结束后，学生机能够把考试结果传送到教师机上，同时显示成绩。 ■ 内有参考手法，教师机可最多进行10个新手法编辑和保存并发送到学生机进行训练和考试。（参考手法名称：推法、摩法、拨法、拿法、滚法、揉法、捻法、按法等。） ■ 各项主要功能选择操作简便易行，只需鼠标即可完成。 ■ 教师机内置热敏打印机，可打印各学生机的考试成绩。 二、技术指标： ■ 显示平台：内置15英寸电脑一体机 ■ 频率范围：433±5，驻波比V.S.W.R：≤1.5 ■ 输入阻抗：50欧姆 ■ 最大功率：10W ■ 工作电压：220V   三、标准配置： ■ 推拿手法训练考评系统：1台 ■ 电源线：1条 ■ 说明书：1套 ■ 保修卡合格证：1张       教师机操作方法（由训练模式和考试模式两种模式组成） 训练模式下可进行单机训练、专家手法对比、校准、联网选择及编辑手法等，如下图。 单机训练：单独进行推拿练习，只显示推拿练习曲线。每一次训练时间为30秒。 专家对比：可选择其中一个专家手法，进行推拿对比练习。同时显示自己和专家的推拿练习曲线。具体操作：先选择专家对比，在“请选择专家手法”的下拉单中选好手法，再点击上面的“开始”，下面的坐标轴显示专家手法。上面显示练习手法。（训练模式下可选择1倍速率或2倍速率） 校准：推拿曲线显示参考校零。增加或减小X、Y、Z轴的大小，校零好后可进行校零数据保存。 联网选择：在学生机也处于联网选择时，此时教师机操作推拿时，学生机和教师机同时显示教师机的操作曲线。 编辑手法：先选择一个手法，学生机片于联网选择时，（只能从手法1和手法10中选择一个），然后点击开始即可重新编加此手法，同时学生机也同步进行此手法更新。（出厂时，手法1到手法10默认为同一个手法） 考试模式下可进行手法考试和学生机成绩显示及打印，界面如下图： 手法考试：先选择一个手法，然后选择分数构成，最后点击发送试题。此时学生机在考试界面下会收到考试内容。 成绩显示：学生机收到试题后并操作完成后，提交完试卷，教师机会显示相应学生机成绩。（最大支持30个学生机） 打印成绩：所有学生机成绩显示后，可点击打印成绩，教师机可能过内置打印机把学生成绩打印出来。 结束考试：考试完成后，点击结束考试，可进入到训练模式操作相应功能或进行下一试题考试。   学生机操作方法（由训练模式和考试模式两种模式组成） 训练模式下可进行单机训练、专家手法对比、校准及联网选择等，如下图： 单机训练：单独进行推拿练习，只显示推拿练习曲线。每一次训练时间为30秒。 专家对比：可选择其中一个专家手法，进行推拿对比练习。同时显示自己和专家的推拿练习曲线。（训练模式下可选择1倍速率或2倍速率） 校准：推拿曲线显示参考校零。增加或减小X、Y、Z轴的大小，校零好后可进行校零数据保存。 联网选择：在学生机也处于联网选择时，此时教师机操作推拿时，学生机和教师机同时显示教师机的操作曲线。 考试模式下可进行手法考试和学生机成绩显示及打印，界面如下图： 手法考试：当收到教师机发过来的试题后，会显示在上面一行。然后点击开始即可开始操作推拿。操作完成后，可以重做试题。 提交试卷：学生机操作试题完成后，点提交试卷，会显示考试成绩，教师机会显示相应学生机成绩。（只有在提交试卷完成后，才能在训练模式下操作其它功能） 师生对比：选择需对比的参数项（Z轴、X轴和Y轴），点击师生对比，会同时显示当前操作和考试手法的曲线比较。