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大壁虎多节段脊柱定位装置和电生理实验
1
作者
江远瀚
王文波
+1 位作者
王晓清
蔡雷
《科技通报》
2020年第3期49-54,共6页
大壁虎运动能力卓越,可以三维空间无障碍运动,是仿生研究的良好模型。脊髓包含执行基本运动必不可少的网络;可靠方便的脊柱立体定位装置,是进行大壁虎在体脊髓制备及相关电生理实验,探索大壁虎运动脊髓调控机制的基础。本文根据大壁虎...
大壁虎运动能力卓越,可以三维空间无障碍运动,是仿生研究的良好模型。脊髓包含执行基本运动必不可少的网络;可靠方便的脊柱立体定位装置,是进行大壁虎在体脊髓制备及相关电生理实验,探索大壁虎运动脊髓调控机制的基础。本文根据大壁虎脊柱解剖学结构,研制了一套适于大壁虎脊柱固定的立体定位装置。该装置以通用脑立体定位仪为平台,在保持头部立体定位的同时,实现大壁虎脊柱不同节段的定位夹持。通过大壁虎颈膨大-腰膨大脊髓制备、脊髓内给药实验及中脑化学刺激-脊髓电生理同步记录实验,结果表明,所研制的大壁虎脊柱立体定位装置定位可靠、操作方便,能够满足大壁虎脊髓运动控制机理的相关实验研究。
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关键词
大壁虎
脊柱
立体定位
电生理实验
运动控制
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职称材料
IPMC驱动柔性机器鱼速度控制系统
2
作者
常龙飞
李超群
+4 位作者
牛清正
杨倩
胡小品
何青松
吴玉程
《水下无人系统学报》
北大核心
2019年第2期157-165,共9页
离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为一种典型的柔性智能材料,具有质量轻、变形大,可在水下运行等独特优点,在制作柔性机器鱼领域展现了突出优势。实现IPMC驱动机器鱼的独立运行和速度可控对于推动其实际应用具有重要意义。由于IPMC性能限...
离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为一种典型的柔性智能材料,具有质量轻、变形大,可在水下运行等独特优点,在制作柔性机器鱼领域展现了突出优势。实现IPMC驱动机器鱼的独立运行和速度可控对于推动其实际应用具有重要意义。由于IPMC性能限制,使得机器鱼负载能力有限,对传感器和控制单元的质量和体积均有较高要求;同时由于游动速度信号的采集和处理较为困难等原因,现有IPMC驱动机器鱼大多是以开环方式来控制,少数关于游动速度的反馈控制也是以理论研究为主或者借助外接仪器和传感器来测量参数,均未能实现独立运动下IPMC驱动机器鱼的速度反馈控制。因此,文中在制造无外接电源、独立运动机器鱼的前提下实现对游动速度的闭环控制,通过在机器鱼内部安装惯性测量单元来测量游动速度,并对其设计了比例-积分-微分(PID)控制器反馈速度控制系统,利用MATLAB对控制系统进行仿真,使用单片机、陀螺仪等制作印制电路板(PCB),利用性能优良的IPMC材料制备具有可观负载能力的机器鱼样机,并进行了预设速度分别为3mm/s和6mm/s时的实验。实验结果表明,机器鱼的独立运行和速度得到了精确控制,最终使得机器鱼约在1.8 s时达到预设速度且稳态误差保持在?0.4 mm/s以内,速度控制误差不超过8%。文中所做研究可为机器鱼游动闭环控制研究提供参考。
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关键词
柔性机器鱼
离子聚合物金属复合材料
闭环控制
速度反馈
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职称材料
题名
大壁虎多节段脊柱定位装置和电生理实验
1
作者
江远瀚
王文波
王晓清
蔡雷
机构
南京航空航天大学
航天
学院
南京航空航天大学江苏省仿生功能材料重点实验室
南京航空航天大学
机电学院
山东省科学院生物研究所
出处
《科技通报》
2020年第3期49-54,共6页
基金
国家自然基金重点项目(51435008)
国家自然基金面上项目(51975283)
+1 种基金
国家自然基金青年项目(31500858)
江苏省仿生功能材料重点实验室基金(NJ2019015)资助
文摘
大壁虎运动能力卓越,可以三维空间无障碍运动,是仿生研究的良好模型。脊髓包含执行基本运动必不可少的网络;可靠方便的脊柱立体定位装置,是进行大壁虎在体脊髓制备及相关电生理实验,探索大壁虎运动脊髓调控机制的基础。本文根据大壁虎脊柱解剖学结构,研制了一套适于大壁虎脊柱固定的立体定位装置。该装置以通用脑立体定位仪为平台,在保持头部立体定位的同时,实现大壁虎脊柱不同节段的定位夹持。通过大壁虎颈膨大-腰膨大脊髓制备、脊髓内给药实验及中脑化学刺激-脊髓电生理同步记录实验,结果表明,所研制的大壁虎脊柱立体定位装置定位可靠、操作方便,能够满足大壁虎脊髓运动控制机理的相关实验研究。
关键词
大壁虎
脊柱
立体定位
电生理实验
运动控制
Keywords
Gekko gecko
Vertebral column
Stereotaxic
Electrophysiological experiment
Locomotion control
分类号
Q811 [生物学—生物工程]
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职称材料
题名
IPMC驱动柔性机器鱼速度控制系统
2
作者
常龙飞
李超群
牛清正
杨倩
胡小品
何青松
吴玉程
机构
合肥工业
大学
工业与装备技术研究院
南京航空航天大学江苏省仿生功能材料重点实验室
合肥工业
大学
材料
学院
合肥工业
大学
先迚
功能
材料
与器件安徽省
重点
实验室
出处
《水下无人系统学报》
北大核心
2019年第2期157-165,共9页
基金
国家自然科学基金(51605131)
安徽省自然科学基金青年项目(1608085QE100)
文摘
离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为一种典型的柔性智能材料,具有质量轻、变形大,可在水下运行等独特优点,在制作柔性机器鱼领域展现了突出优势。实现IPMC驱动机器鱼的独立运行和速度可控对于推动其实际应用具有重要意义。由于IPMC性能限制,使得机器鱼负载能力有限,对传感器和控制单元的质量和体积均有较高要求;同时由于游动速度信号的采集和处理较为困难等原因,现有IPMC驱动机器鱼大多是以开环方式来控制,少数关于游动速度的反馈控制也是以理论研究为主或者借助外接仪器和传感器来测量参数,均未能实现独立运动下IPMC驱动机器鱼的速度反馈控制。因此,文中在制造无外接电源、独立运动机器鱼的前提下实现对游动速度的闭环控制,通过在机器鱼内部安装惯性测量单元来测量游动速度,并对其设计了比例-积分-微分(PID)控制器反馈速度控制系统,利用MATLAB对控制系统进行仿真,使用单片机、陀螺仪等制作印制电路板(PCB),利用性能优良的IPMC材料制备具有可观负载能力的机器鱼样机,并进行了预设速度分别为3mm/s和6mm/s时的实验。实验结果表明,机器鱼的独立运行和速度得到了精确控制,最终使得机器鱼约在1.8 s时达到预设速度且稳态误差保持在?0.4 mm/s以内,速度控制误差不超过8%。文中所做研究可为机器鱼游动闭环控制研究提供参考。
关键词
柔性机器鱼
离子聚合物金属复合材料
闭环控制
速度反馈
Keywords
soft robotic fish
ionic polymer-metal composite(IPMC)
closed-loop control
feedback of speed
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TB381 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
大壁虎多节段脊柱定位装置和电生理实验
江远瀚
王文波
王晓清
蔡雷
《科技通报》
2020
0
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职称材料
2
IPMC驱动柔性机器鱼速度控制系统
常龙飞
李超群
牛清正
杨倩
胡小品
何青松
吴玉程
《水下无人系统学报》
北大核心
2019
0
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职称材料
已选择
0
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