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一种新的康复与代步外骨骼机器人研究 被引量:12
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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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人体穿戴髋关节助力外骨骼的行走运动学分析
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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
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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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硒化锑储钠机制的原位透射电镜研究
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作者 曹鑫亭 冉乐观 +6 位作者 华泽 曲双全 吴子祺 暴丽霞 杨文 张磊宁 邵瑞文 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期635-642,共8页
锑基材料因其高理论容量、低工作电压、高电子电导等优良特性而备受关注,有望成为大型储能钠离子电池的负极材料。本研究采用原位透射电子显微技术研究了Sb_(2)Se_(3)单晶嵌钠过程中的微观结构演化,详细揭示了Sb_(2)Se_(3)嵌钠过程中的... 锑基材料因其高理论容量、低工作电压、高电子电导等优良特性而备受关注,有望成为大型储能钠离子电池的负极材料。本研究采用原位透射电子显微技术研究了Sb_(2)Se_(3)单晶嵌钠过程中的微观结构演化,详细揭示了Sb_(2)Se_(3)嵌钠过程中的反应机制,并阐明了反应界面处的电化学-力学耦合行为。Sb_(2)Se_(3)在钠化过程中经历了多个反应步骤,包括嵌入、转化以及合金化反应,最终产物被确认为Na_(2)Se和Na_(3)Sb。通过原位实验发现表界面上钠离子的迁移速率明显快于体相内部,导致反应前沿形成凹形的非晶-晶体界面。进一步的有限元分析表明凹形的相界面有助于减缓电化学过程中的机械力学失效。此外,界面附近存在位错和晶格扭曲,这些缺陷导致应力的释放,有利于维持钠化过程中的结构稳定性。这些发现阐明了Sb_(2)Se_(3)钠化过程中的原子级机制,为锑基材料钠离子电池的研发提供了重要的理论依据。 展开更多
关键词 全固态钠离子电池 硒化锑 原位透射电子显微学
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特征增量极限学习机 被引量:1
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作者 赵中堂 郑小东 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2019年第S11期112-116,共5页
在机器学习的不同应用领域,出现了很多优秀的极限学习机分类模型。研究者往往愿意公开这些模型的结构以及参数,但不愿公开原始训练数据。针对如何仅利用现有的模型和少量具有新特征的样本得到一个更高效的识别模型的问题,提出一种特征... 在机器学习的不同应用领域,出现了很多优秀的极限学习机分类模型。研究者往往愿意公开这些模型的结构以及参数,但不愿公开原始训练数据。针对如何仅利用现有的模型和少量具有新特征的样本得到一个更高效的识别模型的问题,提出一种特征增量极限学习机算法。该算法能从具有新特征的样本中学习知识,提高现有模型的识别精度。在真实世界图像和三轴加速度传感器数据集上的测试结果表明,该算法能有效地工作,在不需要以往训练样本参与的情况下,能一定程度上提高已有模型的识别精度,得到新的识别模型。 展开更多
关键词 增量学习 普适计算 迁移学习 机器学习
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多阶段传感器–武器–目标分配问题的建模与优化求解 被引量:4
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作者 王艺鹏 辛斌 陈杰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1886-1895,共10页
本文在静态传感器–武器–目标分配(S–WTA)问题的基础上,将作战过程分为多个拦截阶段,以最小化来袭目标的剩余威胁的期望值为目标,建立了一种多阶段S–WTA问题模型.为了求解该问题,本文将多阶段S–WTA问题分解为两类作战资源分配子问题... 本文在静态传感器–武器–目标分配(S–WTA)问题的基础上,将作战过程分为多个拦截阶段,以最小化来袭目标的剩余威胁的期望值为目标,建立了一种多阶段S–WTA问题模型.为了求解该问题,本文将多阶段S–WTA问题分解为两类作战资源分配子问题.首先,提出了一种基于知识的增量式构造型启发式算法对多阶段武器–目标分配子问题进行求解.根据已确定的多阶段武器–目标分配方案,提出了一种基于边际损失的构造型启发式算法求解多阶段传感器–目标分配子问题.结合两种低复杂度、快速构造型启发式算法实现多阶段S–WTA问题的有效求解.本文选取了基于随机排列(RP)的随机采样算法作为对比算法,并通过仿真实验验证了算法的有效性.实验结果表明,本文提出的算法在大部分算例的求解质量和时间成本上都优于RP算法. 展开更多
关键词 联合分配 传感器–武器–目标分配 启发式算法 协同作战
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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
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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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SEAs导纳控制的μ综合方法 被引量:1
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作者 李思奇 黄远灿 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1539-1547,共9页
SEAs(Series elastic actuators)具有在确保机器人性能的基础上兼顾其安全性的特点,因此被广泛地应用在康复机器人中.为实现良好的康复训练效果,机器人需根据实际要求呈现不同的阻抗特性.本文采用μ综合技术解决了SEAs导纳控制器的设计... SEAs(Series elastic actuators)具有在确保机器人性能的基础上兼顾其安全性的特点,因此被广泛地应用在康复机器人中.为实现良好的康复训练效果,机器人需根据实际要求呈现不同的阻抗特性.本文采用μ综合技术解决了SEAs导纳控制器的设计问题.首先,考虑参数摄动、传感器噪声、输入干扰及控制输入限制等不确定性因素,建立SEAs模型.其次,应用混合稳定性原理分析系统的交互稳定性.由于无源环境的阻抗在高频段必然呈现小增益特性,所以,当端口导纳在低频段满足无源性,高频段具有小增益时,就能确保交互的稳定性.然后,将SEAs的导纳控制综合问题转化为实际端口导纳与期望导纳匹配的μ综合问题.最后,通过调节加权函数,不仅让SEAs闭环系统的端口导纳逼近期望的端口导纳,还能同时满足交互稳定性条件,从而可以独立于环境因素来设计导纳控制器.仿真结果表明,基于μ综合方法设计的控制器,能精确地逼近期望的端口导纳,且确保交互稳定性.另外,通过Hankel逼近方法得到的降阶控制器也具有满意的控制效果. 展开更多
关键词 串联弹性驱动器 Μ综合 导纳控制 混合稳定性
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光电镊——一种用途广泛的微纳操作工具 被引量:1
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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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双联碳膜解决纳米晶体在TEM中碳污染的研究
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作者 暴丽霞 常晓雪 +1 位作者 曲双全 邵瑞文 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期223-229,共7页
在透射电子显微镜(TEM)中,电子束会引起碳污染,为了研究纳米晶体在TEM表征过程中碳污染问题的解决方案,选取油胺中合成的Au2Bi纳米晶体,分别用超薄碳膜和超薄双联碳膜制备样品,并用TEM进行表征。研究结果表明,利用超薄双联碳膜制备样品... 在透射电子显微镜(TEM)中,电子束会引起碳污染,为了研究纳米晶体在TEM表征过程中碳污染问题的解决方案,选取油胺中合成的Au2Bi纳米晶体,分别用超薄碳膜和超薄双联碳膜制备样品,并用TEM进行表征。研究结果表明,利用超薄双联碳膜制备样品,明显降低了纳米晶体的碳污染现象,大大提高了电子显微镜图像的质量。同时,从碳污染形成的原理方面,分析了超薄双联碳膜能够缓解碳污染产生的原因,是因为两层碳膜将样品固定在一起,可以有效阻止有机配体的扩散。这种有效且简便的方法有助于TEM研究受配体诱导污染的纳米晶体材料。 展开更多
关键词 碳污染 透射电子显微镜 超薄双联碳膜
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