一种新的康复与代步外骨骼机器人研究 被引量：12

1

作者 黄高 张伟民 +4 位作者 Marco Ceccarelli 余张国 陈学超 孟非 黄强 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期1933-1942,共10页

针对老年人及下肢障碍者康复训练与代步问题,本文提出一种新的康复与代步外骨骼机器人.本文首先详细介绍了机器人各部分组成及机构设计方案,通过下肢外骨骼与轮椅的有机结合,有效保持或恢复老年人、脑卒中患者下肢运动能力的同时,为患... 针对老年人及下肢障碍者康复训练与代步问题,本文提出一种新的康复与代步外骨骼机器人.本文首先详细介绍了机器人各部分组成及机构设计方案,通过下肢外骨骼与轮椅的有机结合,有效保持或恢复老年人、脑卒中患者下肢运动能力的同时,为患者提供一种方便的代步工具;运用脚蹬车运动制订康复训练策略,可保持下肢康复训练轨迹固定,保证患者安全;提出主从式操作方法及多模态康复训练控制流程提高使用者参与感.最后通过仿真与实验验证了所提康复系统的可行性与设计的正确性. 展开更多

关键词 康复机器人 外骨骼 机构设计 仿真 实验

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颅颌面肿瘤放射性粒子植入手术机器人设计与实现 被引量：4

2

作者 段星光 陈宁宁 +1 位作者 王永贵 孔祥战 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第3期341-346,共6页

放射性粒子植入治疗术是目前治疗颅颌面肿瘤的一种有效手段,但存在手动植入精度低、手术时间长、医生遭受辐射等问题。为此结合手术特点和需求,设计了一种新型的颅颌面肿瘤粒子植入手术机器人,以实现机器人自动植入粒子辅助治疗颅颌面... 放射性粒子植入治疗术是目前治疗颅颌面肿瘤的一种有效手段,但存在手动植入精度低、手术时间长、医生遭受辐射等问题。为此结合手术特点和需求,设计了一种新型的颅颌面肿瘤粒子植入手术机器人,以实现机器人自动植入粒子辅助治疗颅颌面肿瘤的目的。本文设计了颅颌面肿瘤粒子植入手术机器人系统,完成了机器人本体和粒子植入装置的机构设计,建立了运动学方程并给出了机器人到达目标点的各关节运动学解。最后,设计了机器人连续自动植入粒子手术模式下的控制系统,完成了基于标记点的空间配准,实现了机器人自动植入粒子。实验表明,该机器人定位精度高,可安全有效的自动植入粒子,满足颅颌面肿瘤手术要求。 展开更多

关键词 颅颌面肿瘤 手术机器人 空间配准 粒子植入

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面向离散地形的欠驱动双足机器人平衡控制方法 被引量：12

3

作者 韩连强 陈学超 +3 位作者 余张国 高志发 黄岩 黄强 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2164-2174,共11页

欠驱动双足机器人在行走中为保持自身的平衡,双脚需要不间断运动.但在仅有特定立足点的离散地形上很难实现调整后的落脚点,从而导致欠驱动双足机器人在复杂环境中的适应能力下降.提出了基于虚拟约束(Virtual constraint,VC)的变步长调... 欠驱动双足机器人在行走中为保持自身的平衡,双脚需要不间断运动.但在仅有特定立足点的离散地形上很难实现调整后的落脚点,从而导致欠驱动双足机器人在复杂环境中的适应能力下降.提出了基于虚拟约束(Virtual constraint,VC)的变步长调节与控制方法,根据欠驱动双足机器人当前状态与参考落脚点设计了非时变尺度缩放因子,能够实时重构适应当前环境的步态轨迹;同时构建了全身动力学模型,采用反馈线性化的模型预测控制(Model predictive control,MPC)滚动优化产生力矩控制量,实现准确的轨迹跟踪控制.最终进行了欠驱动双足机器人的随机离散地形稳定行走的仿真实验,验证了所提方法的有效性与鲁棒性. 展开更多

关键词 欠驱动双足机器人 离散地形 平衡控制 虚拟约束 模型预测控制

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人体穿戴髋关节助力外骨骼的行走运动学分析

4

作者 刘玉 黄岩 周志浩 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期422-430,共9页

针对现有下肢助力外骨骼研究中缺少对关节层面的运动学分析以及缺少对髋关节外骨骼助力机制的研究这一现状,对一款髋关节助力外骨骼在多种助力模式下的运动进行采集和分析,得到被试在不穿戴外骨骼、外骨骼零助力、外骨骼低助力、外骨骼... 针对现有下肢助力外骨骼研究中缺少对关节层面的运动学分析以及缺少对髋关节外骨骼助力机制的研究这一现状,对一款髋关节助力外骨骼在多种助力模式下的运动进行采集和分析,得到被试在不穿戴外骨骼、外骨骼零助力、外骨骼低助力、外骨骼中助力、外骨骼高助力和外骨骼阻力共6种模式下的运动数据,并通过逆运动学计算和数据分析,得到关节角度曲线和步态特征。实验结果在关节层面明确了髋关节外骨骼的助力机制,可为助力外骨骼的设计和运动控制提供参考。 展开更多

关键词 下肢助力外骨骼 运动学分析 人体行走运动 步态特征

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基于肌肉协同和肌肉力相对关系的人体行走下肢肌肉力计算方法

5

作者 张岭 黄岩 王启宁 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期585-596,共12页

针对现有计算肌肉力的方法中缺乏对运动过程中肌肉协同机制和肌肉力相对关系考量的问题,提出一种基于行走过程中肌肉力相对关系与肌肉协同的肌肉力计算方法。该方法在二次优化的基础上,将人体行走过程中一段时间的肌肉力以及不同肌肉收... 针对现有计算肌肉力的方法中缺乏对运动过程中肌肉协同机制和肌肉力相对关系考量的问题,提出一种基于行走过程中肌肉力相对关系与肌肉协同的肌肉力计算方法。该方法在二次优化的基础上,将人体行走过程中一段时间的肌肉力以及不同肌肉收缩力之间的关系纳入逆动力学计算中。在所建立的肌肉骨骼模型的基础上,利用该方法得到行走过程中下肢主要肌肉的肌肉力,计算结果可以有效地反映人体运动规律以及行走过程中的肌肉协同机制。该计算方法可为人体运动形成机制、运动康复与训练以及仿人机器控制等提供理论依据。 展开更多

关键词 人体肌肉骨骼模型 逆动力学计算 肌肉协同 肌肉力相对关系

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特种车辆油气弹簧漏气故障的识别与预测 被引量：4

6

作者 杨诚 宋萍 +2 位作者 刘雄军 彭文家 高晓东 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2536-2544,共9页

针对特种车辆实现基于状态的维修和自主保障需求,首次对特种车辆悬挂系统的核心部件油气弹簧进行了基于数据驱动方法的状态识别和故障预测研究。对油气弹簧的主要故障模式和机理进行了分析,针对发生频率最高的漏气故障,提出了一种适用... 针对特种车辆实现基于状态的维修和自主保障需求,首次对特种车辆悬挂系统的核心部件油气弹簧进行了基于数据驱动方法的状态识别和故障预测研究。对油气弹簧的主要故障模式和机理进行了分析,针对发生频率最高的漏气故障,提出了一种适用于不同工况下的基于相同位移下气压变化的特征提取方法。提出了一种基于支持向量分类机和回归机的故障识别和预测框架,采用该框架能适应实车应用环境的要求,无需增加额外传感器,只利用车辆现有的测试环境就能实现油气弹簧漏气故障的实时监测和预防性维护,与其他基于振动信号的方法相比更具有实用性。在试验室内进行了模拟状态退化试验,利用采集的数据验证了方法的可行性,可用于特种车辆油气悬架的在线状态监控和预测。 展开更多

关键词 特种车辆 油气弹簧 状态识别 故障预测

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多相位粒度萤火虫同步算法 被引量：3

7

作者 郝创博 宋萍 +1 位作者 杨诚 武江鹏 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期2208-2214,共7页

该文针对分布式时间同步算法中,低耦合系数的分组同步问题和大耦合系数的相位振荡失稳现象,提出一种多粒度一致分布式时间同步算法,采用离散多相位粒度模型,将报文交换的相位信息采用多个相位分辨力进行耦合同步,有效地减少了分组现象,... 该文针对分布式时间同步算法中,低耦合系数的分组同步问题和大耦合系数的相位振荡失稳现象,提出一种多粒度一致分布式时间同步算法,采用离散多相位粒度模型,将报文交换的相位信息采用多个相位分辨力进行耦合同步,有效地减少了分组现象,加快了同步进程,并提高了算法的执行效率。最后利用仿真实验和传统的M&S仿生算法进行对比实验,验证了其在非全连接网络中,可以取得比传统算法更好的同步效果。 展开更多

关键词 无线传感器网络 分布式时间同步 局部同步问题 多相位粒度

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一种任意布设多元阵列的声定位方法研究 被引量：4

8

作者 崔林林 宋萍 石庚辰 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期236-238,共3页

针对传统声定位系统难以满足传感器阵列所需满足的特定几何形状布设问题,提出了一种任意布设多元阵列的声定位方法。由于算法需要保证定位公式中的转换矩阵为非奇异矩阵,因此,最少需要5个阵元满足对声源进行空间定位,具有较好的工程应... 针对传统声定位系统难以满足传感器阵列所需满足的特定几何形状布设问题,提出了一种任意布设多元阵列的声定位方法。由于算法需要保证定位公式中的转换矩阵为非奇异矩阵,因此,最少需要5个阵元满足对声源进行空间定位,具有较好的工程应用前景。通过MATLAB对该算法进行仿真,在500m×500m的区域,时延标准差为60μs,蒙特卡洛次数为500次,计算得出x、y轴的最大误差不超过0.04 m,z轴的最大误差不超过0.1m。由此可见,该定位方法不仅可有效实现对声源的三维定位,并可灵活应用于战场或其他声目标的探测。 展开更多

关键词 声学 波达时间差(TDOA) 任意布设 定位 精度 时延

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基于对比度金字塔与双边滤波的非对称红外与可见光图像融合 被引量：13

9

作者 杨九章 刘炜剑 程阳 《红外技术》 CSCD 北大核心 2021年第9期840-844,共5页

为了同时保留红外图像的特征信息和可见光图像的细节信息,提出了一种基于对比度金字塔的非对称红外与可见光图像融合方法。首先,使用对比度金字塔对红外与可见光图像进行高频与低频信息分解,然后对高频部分采用绝对值取大方法进行融合,... 为了同时保留红外图像的特征信息和可见光图像的细节信息,提出了一种基于对比度金字塔的非对称红外与可见光图像融合方法。首先,使用对比度金字塔对红外与可见光图像进行高频与低频信息分解,然后对高频部分采用绝对值取大方法进行融合,对于低频部分采用基于双边滤波的方法对红外与可见光图像进行非对称的处理;其次,使用对比度金字塔的逆变换得到融合后图像。对融合图像进行主观视觉和客观指标评价,结果表明该算法在突出目标特征信息和保留细节特征方面表现优异。 展开更多

关键词 图像融合 红外图像 可见光图像 对比度金字塔 双边滤波

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基于CompactRIO的车辆CAN总线传输策略研究 被引量：1

10

作者 彭文家 宋萍 +1 位作者 杨诚 金昊龙 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期827-832,共6页

针对装甲车辆动态工况下的多参数测试需求和CAN总线测试网络拓扑结构,提出了一种基于主、从CAN节点间应答模式的实时数据传输策略,开发了基于该传输策略的CAN总线通信协议;研究了协议中的优先级分配、标识符划分和CAN帧数据域定义;编写... 针对装甲车辆动态工况下的多参数测试需求和CAN总线测试网络拓扑结构,提出了一种基于主、从CAN节点间应答模式的实时数据传输策略,开发了基于该传输策略的CAN总线通信协议;研究了协议中的优先级分配、标识符划分和CAN帧数据域定义;编写了Lab VIEW上位机界面和仿真程序;基于Compact RIO采集平台搭建了试验验证平台,进行了传输策略的可行性验证;结果表明,在该CAN总线数据传输策略的控制下,测试系统能实现145路信号的实时采集、传输、存储和显示,满足测试需求。 展开更多

关键词 车辆 CAN总线 数据传输策略 COMPACTRIO LABVIEW

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基于上臂关节角度和肌电信号的二自由度假肢控制方法 被引量：1

11

作者 孙文涛 佘浩田 +4 位作者 李鑫 朱金营 姜银来 横井浩史 黄强 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期667-675,共9页

肌电信号的采集易受到空气湿度和皮肤表面汗液等多种随机因素的干扰,使采集到的肌电信号极不稳定.为了应对此问题,市售的肌电假肢普遍采用基于开关量的控制方法,但是开关量对多自由度假肢的控制依赖于顺序动作切换,这使得假肢的实际使... 肌电信号的采集易受到空气湿度和皮肤表面汗液等多种随机因素的干扰,使采集到的肌电信号极不稳定.为了应对此问题,市售的肌电假肢普遍采用基于开关量的控制方法,但是开关量对多自由度假肢的控制依赖于顺序动作切换,这使得假肢的实际使用过程比较繁琐.利用肢体运动学信息的假肢控制方法常见于下肢假肢,这是因为上肢的运动受抓取物体的形状和位置等因素变化,其肢体运动的规律性较差.本文提出一种利用上臂关节角度和肌电信号的控制方法,利用人体在抓握时肩关节的运动模式区分使用者对不同形状物体的抓握,并将此方法应用在二自由度假肢的控制中.通过与开关量控制的假肢在日常物品抓握实验中的对比,表明本文所提出方法在稳定性和使用效率方面都优于开关量控制的方式. 展开更多

关键词 肩关节角度 肌电信号 假肢 模式识别

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光电镊——一种用途广泛的微纳操作工具 被引量：1

12

作者 张帅龙 李恭 +3 位作者 李凤刚 徐冰睿 李航 符荣鑫 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4566-4575,共10页

光电镊(OET)是一种基于光致介电泳效应的微尺度光操控技术,可在流体场、光电场、生物力场耦合的复杂环境下对微小目标进行精准操控,在细胞操作、微机械系统等领域有着重要的应用。光电镊技术可以单独使用或与其他技术协同使用,应用十分... 光电镊(OET)是一种基于光致介电泳效应的微尺度光操控技术,可在流体场、光电场、生物力场耦合的复杂环境下对微小目标进行精准操控,在细胞操作、微机械系统等领域有着重要的应用。光电镊技术可以单独使用或与其他技术协同使用,应用十分广泛。迄今为止,基于光电镊的研究主要集中在:微纳米材料的操作、组装和合成;单个细胞/分子的操作、分离和分析;细胞固有特性的分析和获取;细胞的电穿孔、融合和裂解;细胞封装生物材料和生物结构的制备;流体传输的光流体器件的开发。这些工作展示了光电镊技术优越的性能和独特的通用性和灵活性。该文系统地介绍了光电镊技术的现有应用,总结了该技术的应用前景、局限性及发展趋势。 展开更多

关键词 光操控 微机械 光电镊 微操作 介电泳

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