基于指部感觉刺激的手功能康复系统研究

为解决手功能康复难题,针对康复科医生手动刺激患者指部缓解痉挛的治疗方法,文章设计一款基于指部感觉刺激的手功能康复平台系统,该系统分为康复训练装置、下位机控制系统、上位机控制软件3个部分。为治疗不同程度的手功能障碍患者,根据不同按压力度设置3种训练模式;根据表面肌电信号设计一种定量评估手功能康复效果的方法,通过识别患者手指伸展的手势情况进行评估;最后通过样机试验测试,证明该手功能康复系统能够代替医生进行手部刺激训练并能对康复效果进行定量评估,大大提高按压刺激的精准度和效率。该文研究结果可为手功能康复治疗提供一种有效的康复训练装置。

一种仿人手软体康复机器人结构设计与实验

文章针对手部康复训练提出一种偏心波纹管软体致动器结构,研制出一款具有镜像疗法功能的手部康复软体机器人。设计该偏心波纹管软体致动器结构的波峰、波谷中心存在一定的偏心距,以减少其在变形过程中的能量损耗,提高与人手的适配性;基于镜像疗法进行手部康复软体机器人控制系统的设计,使该系统具有主动康复训练、被动康复训练和镜像康复训练3种工作模式。抓取实验、指尖输出力测试以及镜像训练实验的结果表明,所设计的手部康复机器人具有较好的稳定性和顺应性,能够满足手部功能障碍患者的康复训练需求。

机器人触觉传感技术研发的历史现状与趋势

触觉是机器人实现与外部环境直接作用的必需媒介 .相对其它机器人传感技术触觉传感技术已明显落后 .本文从总体上简要回顾触觉传感技术研发历程 ,分析指出其中的不足与主要原因 .在简述目前触觉传感技术研发的现状后 ,介绍分析机器人技术发展的新趋势及随之而来的触觉传感技术发展趋势 .对今后触觉传感技术的研发提出我们的见解 .

田间环境下果蔬采摘快速识别与定位方法研究进展

作为实现果蔬采摘作业自动化的关键难题之一,田间环境下的果蔬快速识别与定位受到了广泛的关注。综述了常见的果蔬识别硬件系统和识别算法;总结和分析了果蔬图像预处理、颜色特征选择、图像分割算法设计及图像后处理的研究;综述了常见果蔬识别算法、成簇果蔬识别算法及被遮挡果蔬识别算法的研究;分析和比较了果蔬定位中常用的有源测距法和无源测距法,以及果蔬无源测距中常见的立体匹配算法。分析了田间环境下果蔬识别和定位研究存在的主要问题,并展望了发展趋势。

基于行为的足球机器人动作规划

为提高足球机器人的比赛能力,将足球机器人的动作划分为基本动作和技术动作并作为足球机器人的基本行为,研究了基本行为的实现方法.以基于中位线传球方法为例,阐述了足球机器人基本行为的动作规划.结果表明,使用该方法训练足球机器人参加比赛,可以适应动态、未知环境下的比赛.

自然条件下番茄成熟度机器人判别模型

针对机器人采摘番茄因用途不同而进行选择性收获的问题,对人工选择的番茄图像样本集进行特征分析,从番茄的摄像机透视几何出发,提出将番茄表面红色调所占着色面积比与其他色调所占着色面积比的差值作为描述番茄成熟程度的主要分组特征。利用该特征并结合番茄着色区域整体色调均值和方差,用BP神经网络建立番茄成熟度的判别模型。通过模型测试和噪声水平测试表明,将着色面积比差值和色调均值作为模型的两个输入时,模型的准确判别率和抗干扰能力都是最佳的。模型测试的准确判别率为97.5%,当噪声水平在0.05以下时准确判别率可达到95.26%以上,可以为番茄自动收获作业提供一定的理论参考依据。

HIT-1型月球车的运动学分析

为解决轮式移动机器人在崎岖地形中的运动问题,提出了基于摇杆-转向架的带有弹簧和移动滑块的月球车运动学分析方法,在此基础上详细分析了HIT-1型月球车的3D运动机制,推导了月球车的正向运动和反向运动求解.通过使用弹簧和关节滑块改变车体的质心分布,可加强车体运动重构性,提高车体的牵引力,有效地规划和控制月球车的动作.

差动驱动式移动机器人的运动规划

提出了差动驱动式移动机器人的运动规划算法.推导出差动驱动式移动机器人的运动学模型,给出了基于广义雅可比矩阵的差动驱动式移动机器人分解运动速度控制算法.计算机仿真验证了该算法的正确性.

虚拟触觉传感器的仿真模型研究

本文根据真实触觉传感器的原理 ,对虚拟触觉传感器的仿真模型进行了研究 ,以便在机器人手抓拾取操作中揭示与材料特性相关的触觉信息瞬态特性 ,进而为在虚拟环境中从事基于传感信息的机器人柔性操作。

仿真机器人足球射门动作研究

为提高机器人足球比赛中射门的成功率,分析了守门员的死角,并用"死角"法求出了射门的高效区,在求出的两个高效区中综合考虑球的运动路径长短和我方机器人转动角度等因素,确定了最佳射门区域.仿真结果表明,用此方法改进射门动作后,射门的成功率和比赛的进球数明显提高.

一种改进小波图像消噪方法的研究及动态触觉传感图像消噪

基于二维平稳离散小波变换(SDWT)研究了一种改进阈值消噪方法:给出了一种新的跨尺度阈值计算方法;使用将软、硬阈值估计的细节系数进行加权平均的细节系数估计方法;通过补充大尺度细节系数降低消噪误差的方法。与经典的软、硬阈值方法比较,大量的仿真试验说明本文的方法在信号畸变、误差、光滑度等性能指标之间取得了合适的折衷,即具有较好地抑制噪声能力,又可以较好的保持图像边缘特征和精细特征。将此方法应用于动态触觉传感器触觉图像的消噪,取得了显著的性能改进。

壁面爬行机器人研究与发展

介绍了壁面爬行机器人的用途和传统爬壁机器人的结构、吸附方式、移动方式及其特点,阐述了壁面移动式机器人在国内外的发展概况,并对未来爬壁机器人结构及发展趋势作出预测。

指端电触觉再现的传函矩阵及解耦研究

针对电触觉再现中的解耦问题 ,提出采用噪声预置解除耦合的有效方法。通过研究电触觉再现的传递函数矩阵 ,从中分离出噪声预置矩阵 ,然后通过实验方法求解噪声预置矩阵。两点模式下的实验表明 ,采用噪声预置可以较好地改善电触觉再现的效果。

用于触觉建模的生物组织切割特征多参量采集

基于图像及三维磁跟踪的方法,设计了生物组织切割过程的多参量(切割力,切割深度及切割速度)采集系统,并针对猪肝脏,心脏,肌肉等软组织进行了系统性能的实验验证;研究了手术刀在切割不同组织时,切割速度,切割深度等与切割反馈力,破裂极限间的相互关系,并初步给出了手术刀连续切割的力反馈触觉模型;为进一步研究生物组织的物理特性及基于真实的切割过程的手术模拟提供了实验条件。

单自由度力觉交互系统建模与分析

为提高力觉交互系统性能 ,需要通过建模和分析来了解各参数对系统性能的影响 .对单自由度力觉交互系统 ,假设虚拟环境为被动 ,将操作者对系统影响分为主动输入和被动阻抗 ,建立了包括操作者在内的力觉交互系统模型 ;通过双端口网络理论的应用 ,就系统对刚度阻尼组合虚拟环境的稳定性进行了分析 ,给出了系统稳定条件的一般判定准则 ,并由此分析了传动刚度对系统稳定性的影响 .该方法可以用于对力觉交互系统的性能评估和设计指导 .

基于有限元接触变形的光波导三向力触觉传感系统

通过有限元分析方法对一种新型光波导三向力触觉传感系统进行理论探讨和仿真实验 ,提出相应的数学模型 ,并设计专门的实验传感系统。实验数据结果验证了理论分析 ,从而在理论和实验上证明了该新型光波导三向力传感方案的可行性。

电流变流体触觉传感器及触觉信号检测

针对机器人柔顺抓握与稳定操作，给出了一种新型柔顺触觉传感器．这种触觉传感器能够在较小的接触力下产生较大的变形，从而顺从物体的形状，获取较多的接触信息．并能有效地改善指面的性能，降低接触感知时接触力对物体和传感器造成的破坏和其它不良影响．根据微小电容测量存在的问题，给出电容式触觉阵列的测试原理和方法，实现了触觉单元微小电容的测量．建立了触觉信号采集与处理的硬件及软件系统．

力觉临场感遥控机器人系统的时延问题

通信时延问题是力觉临场感遥控机器人研究中急需解决的问题 ,它直接影响到遥控机器人应用的稳定性和操作性能。文中就该问题并针对操作环境的时变性 ,提出了基于自适应预测理论的多层递阶预报方法 ,在线对时变环境进行实时预报。实验证明 ,该方法是可行的。

基于新型压阻触滑觉传感器软抓取机械手的研究

基于一种压阻原理新型压阻触滑觉传感器,通过对物体提取过程中气压变化信号的采集和分析,提取特征以判断是否成功抓取物体,为施加抓取力度提供依据。本机器手的软抓取是基于具有仿生功能的触滑觉传感器及具有信号采集和智能控制的单片机和相关机械实现的。

具有应变式触觉传感器的机器人柔顺指端

针对机器人抓握处于重力场中的等截面均质杆件操作 ,提出一种具有应变式触觉传感器的机器人柔顺指端的结构。在机器人平行抓握手爪中 ,利用金属弹性薄板做弹性元件 ,应变片做触觉敏感单元 ,实现对物体的长度和质量的感知 ;在指端的表面封装电流变流体实现软 /硬抓握。另外 ,着重讨论了抓握系统的传感原理。试验表明 ,这种机器人指端具有良好的识别能力和稳定抓握能力。