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步态康复训练机器人人机交互信息感知系统 被引量:7
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作者 郭冰菁 毛永飞 +2 位作者 韩建海 李向攀 马金琦 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期252-259,共8页
针对步态康复训练机器人与患者实时交互的需求,研发了获取人机接触力信息的感知系统。利用拉格朗日法建立包含人体主动力的下肢外骨骼机器人动力学模型,并分析患者下肢运动动作意图,为步态康复训练交互控制提供判断依据。在步态康复训... 针对步态康复训练机器人与患者实时交互的需求,研发了获取人机接触力信息的感知系统。利用拉格朗日法建立包含人体主动力的下肢外骨骼机器人动力学模型,并分析患者下肢运动动作意图,为步态康复训练交互控制提供判断依据。在步态康复训练机器人样机系统上进行了静态、动态测量实验及被动/主动康复训练测量实验,结果表明该感知系统能够满足人机接触力的检测精度要求,能在康复训练中获取人体运动意图,这为步态康复训练机器人的智能交互控制策略研究奠定了基础。 展开更多
关键词 步态康复训练 外骨骼机器人 人机交互 人机接触力 感知系统
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双创模式下以赛促学的教改方法研究 被引量:4
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作者 王会良 韩建海 +1 位作者 张岩 齐婷 《实验室科学》 2019年第6期223-225,228,共4页
新时代高等教育新模式下,创新创业教育是国家发展课外培养教育的基础,是新形式下互联网大数据发展的必然要求,也是深化高等教育改革的必经之路,以赛促学是创新创业教育改革的一种方法。通过探讨创新与创业教育两者之间的区别与联系,介... 新时代高等教育新模式下,创新创业教育是国家发展课外培养教育的基础,是新形式下互联网大数据发展的必然要求,也是深化高等教育改革的必经之路,以赛促学是创新创业教育改革的一种方法。通过探讨创新与创业教育两者之间的区别与联系,介绍了创新创业教育的科学内涵和意义。阐述了推进第二课堂与创新创业竞赛的四种模式,以及服务于四种模式的三种方法为第二课堂竞赛培训、基地分组管理、大学生创新创业基地平台开放。双创模式下第二课堂与双创教育的融合不仅锻炼了学生的动手能力,而且为激发学生主动学习创造了良好环境。 展开更多
关键词 创新创业 以赛促学 教学改革 第二课堂
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气动上肢康复机器人伺服控制和运动规划研究 被引量:11
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作者 丁宝杰 韩建海 +2 位作者 李向攀 郭冰菁 盛倩 《液压与气动》 北大核心 2020年第4期67-72,共6页
针对中风导致的人体上肢运动功能障碍,提出了一种气动上肢康复训练机器人系统,并研制了二自由度的机器人样机。以带位置检测传感器的摆动气缸作为机器人的关节驱动模块,用比例调压阀作为控制元件,采用PD+速度前馈的柔顺控制策略,对机器... 针对中风导致的人体上肢运动功能障碍,提出了一种气动上肢康复训练机器人系统,并研制了二自由度的机器人样机。以带位置检测传感器的摆动气缸作为机器人的关节驱动模块,用比例调压阀作为控制元件,采用PD+速度前馈的柔顺控制策略,对机器人的关节旋转角度实施精准控制。同时,设计了机器人的复合运动轨迹规划,以取水和擦玻璃动作为任务,带动手臂进行康复训练实验。通过样机的测试,验证了控制策略的有效性和康复轨迹规划的可行性。 展开更多
关键词 上肢康复训练机器人 半实物仿真 比例调压阀 运动规划
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轴孔装配作业机器人力控制系统设计 被引量:10
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作者 张翔 韩建海 +1 位作者 李向攀 徐恺 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第12期63-66,70,共5页
机器人装配作业是实现自动化生产的基本要求,在智能制造生产线中占有十分重要的地位。文中提出了一种基于力控制的工业机器人装配系统,它由机器人本体、六维力传感器、自主设计的控制系统组成。本系统中利用六维力传感器采集机器人末端... 机器人装配作业是实现自动化生产的基本要求,在智能制造生产线中占有十分重要的地位。文中提出了一种基于力控制的工业机器人装配系统,它由机器人本体、六维力传感器、自主设计的控制系统组成。本系统中利用六维力传感器采集机器人末端受到的外力/力矩,将采集的数据进行滤波、重力补偿处理后,通过导纳控制策略控制机器人关节运动,从而调整机器人末端的姿态,实现轴孔的柔顺自动装配。文中详细阐述了系统的硬件组成原理和基于导纳控制的软件控制策略。以孔轴配合φ25H7/g6的零件为例,进行了实际装配作业试验,试验结果证明,系统能够完成孔轴配合为φ25H7/g6零件的装配作业,达到了预期效果。 展开更多
关键词 工业机器人 力/力矩控制 导纳控制 轴孔装配
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体感交互式上肢镜像康复训练机器人系统 被引量:5
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作者 刘庆祥 郭冰菁 +2 位作者 韩建海 李向攀 黄明祥 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期143-152,共10页
针对脑卒中患者因大脑神经损伤而造成的上肢运动功能缺失,结合镜像疗法的机器人辅助训练可通过促使双侧肢协同运动来有效地促进大脑神经元重塑,从而实现运动功能恢复。为此,将镜像康复理论、虚拟现实技术和机器人技术有效结合,提出一种... 针对脑卒中患者因大脑神经损伤而造成的上肢运动功能缺失,结合镜像疗法的机器人辅助训练可通过促使双侧肢协同运动来有效地促进大脑神经元重塑,从而实现运动功能恢复。为此,将镜像康复理论、虚拟现实技术和机器人技术有效结合,提出一种体感交互式上肢镜像康复训练机器人系统。使用动作捕捉设备采集患者健肢的位姿信息,通过设计人机镜像运动映射算法来映射上肢康复训练机器人的运动轨迹。考虑到康复治疗的柔性需要,该机器人的关节采用基于比例压力控制的摆动气缸来驱动;同时,针对气动系统的特性,设计了PD(proportional differential,比例微分)+速度前馈补偿的轨迹跟踪控制策略,实现了双侧肢协同运动的镜像康复训练。通过对机器人系统样机进行复合运动轨迹规划试验和镜像康复训练试验,验证了该系统在镜像康复治疗中的可行性和有效性。所设计的机器人系统为人体双侧肢协同运动的康复训练临床需求提供了设计思路和实现方法。 展开更多
关键词 上肢康复训练机器人 镜像治疗 体感交互 比例压力控制 运动映射
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气动轻量型机械臂伺服控制系统和碰撞检测方法研究 被引量:7
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作者 张雲枫 韩建海 +1 位作者 李向攀 郭冰菁 《液压与气动》 北大核心 2019年第3期80-86,共7页
针对服务型机器人对系统的柔性、安全性提出的高要求,开展了气压驱动轻量型机械臂的伺服控制系统和碰撞检测方法研究。设计制作了二自由度轻量型机械臂样机,建立了机械臂的运动学和动力学方程,对系统的摩擦力矩进行了辨识。采用PID与加... 针对服务型机器人对系统的柔性、安全性提出的高要求,开展了气压驱动轻量型机械臂的伺服控制系统和碰撞检测方法研究。设计制作了二自由度轻量型机械臂样机,建立了机械臂的运动学和动力学方程,对系统的摩擦力矩进行了辨识。采用PID与加速度反馈和摩擦力前馈补偿控制策略,解决了机械臂关节旋转过程中的低速爬行问题。研究了基于被动柔顺控制和动力学方程的碰撞检测方法,实现了机械臂的防碰撞功能,提高了系统的安全性。通过对实验样机的试验测试,验证了机械臂的位置伺服控制策略和碰撞检测方法的有效性。 展开更多
关键词 气动轻量机械臂 气动伺服控制 碰撞检测 半实物仿真
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冗余自由度协作机器人运动规划研究 被引量:6
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作者 马金琦 郭冰菁 +1 位作者 韩建海 李向攀 《计算机仿真》 北大核心 2021年第3期309-315,共7页
针对传统快速探索随机树(Rapidly Exploring Random Tree,RRT)路径规划算法在新枝点扩展上缺乏目标性和时间复杂度高的问题,以具有偏置构型的7自由度冗余机器人Rethink Sawyer为研究对象,利用引力势函数,对新枝点的扩展进行调节,提出了... 针对传统快速探索随机树(Rapidly Exploring Random Tree,RRT)路径规划算法在新枝点扩展上缺乏目标性和时间复杂度高的问题,以具有偏置构型的7自由度冗余机器人Rethink Sawyer为研究对象,利用引力势函数,对新枝点的扩展进行调节,提出了具有导向性的变步长双向RRT扩展算法完成协作机器人运动规划。采用阻尼最小二乘Newton-Raphson方法对Sawyer机器人逆运动学进行数值求解。通过机械臂运动学模型和运动规划算法仿真、ROS平台的运动规划实验,验证了改进RRT算法进行路径规划的正确性,在操作过程中有效地避免了与约束框架碰撞,降低了机械臂运动规划的时间复杂度。 展开更多
关键词 协作机器人 冗余自由度 运动规划 快速探索随机树算法
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多轴协同运动机器人焊接工作站设计 被引量:12
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作者 张翼风 韩建海 +1 位作者 刘继鹏 尚振东 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第5期249-252,共4页
为了满足大尺寸工件焊接范围大、作业困难、尺寸规格多等工艺要求,设计了由六轴工业机器人本体与两个外部轴相组合的焊接工作站。工作站中机器人轨道行走系统作为第七轴,伺服变位机作为第八轴,由机器人控制柜同时控制,实现八轴协同焊接... 为了满足大尺寸工件焊接范围大、作业困难、尺寸规格多等工艺要求,设计了由六轴工业机器人本体与两个外部轴相组合的焊接工作站。工作站中机器人轨道行走系统作为第七轴,伺服变位机作为第八轴,由机器人控制柜同时控制,实现八轴协同焊接作业。机器人本体采用倒挂式安装在行走轨道上,使机器人重心时刻处于工件正上方,从而以最佳姿态焊接工件。调节伺服变位机从动端,适应不同尺寸工件的夹紧固定要求,实现多规格工件的柔性生产。文中介绍了该焊接工作站的组成、基本工作原理、多轴协同控制等内容。现场实际运行结果表明:该工作站能够精准地实现多轴协同运动,较好地满足了大型工件对焊接工艺提出的高要求。 展开更多
关键词 协同运动 焊接工作站 伺服变位机 倒挂式
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卧式下肢康复训练机器人力觉拖动示教研究 被引量:9
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作者 杨浩 韩建海 李向攀 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第5期272-275,共4页
将现代康复医学与机器人学相融合,用于下肢康复训练的技术,已经成为当前研究的热点。目前,现有的下肢康复训练机器人训练轨迹改变困难,不能适应个性化训练的要求。在已有的机械系统的基础上,在机器人的末端安装力觉传感器,通过导纳控制... 将现代康复医学与机器人学相融合,用于下肢康复训练的技术,已经成为当前研究的热点。目前,现有的下肢康复训练机器人训练轨迹改变困难,不能适应个性化训练的要求。在已有的机械系统的基础上,在机器人的末端安装力觉传感器,通过导纳控制算法的设计以及分析机器人位姿矩阵的构成,获取机器人末端在笛卡尔空间中的位姿。再通过求逆解模块,得到各个关节的实时角度,从而驱动机器人按照示教轨迹运动。通过康复训练中的抬腿动作试验,证明了卧式下肢康复训练机器人力觉拖动示教系统的设计,达到了预期效果。 展开更多
关键词 卧式下肢康复训练机器人 拖动示教 六维力觉传感器 康复训练
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一种快速的机器人固定视觉标定方法 被引量:8
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作者 谢丰隆 韩建海 李向攀 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第11期237-240,共4页
六自由度机械臂在实际工业生产中拥有广泛的应用,其中一个重要方向为基于视觉的零件分拣。为实现分拣,首先要进行机器视觉标定,通常需要繁琐的标定步骤,并调整机器人坐标系。为降低标定难度,提高标定效率,基于OpenCV算法库,介绍了一种... 六自由度机械臂在实际工业生产中拥有广泛的应用,其中一个重要方向为基于视觉的零件分拣。为实现分拣,首先要进行机器视觉标定,通常需要繁琐的标定步骤,并调整机器人坐标系。为降低标定难度,提高标定效率,基于OpenCV算法库,介绍了一种快速的标定方法。该标定方法只需简单的标定板,配合霍夫变换和线性回归拟合,可获得准确的标定结果。通过测量标定结果精度以及实际抓取验证,该方法能够满足零件分拣作业需要,在工业生产中具有一定应用价值。 展开更多
关键词 视觉标定 OPENCV 小孔模型 线性拟合
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电解槽用新型节能打壳气缸系统设计 被引量:4
11
作者 王军伟 韩建海 +1 位作者 李向攀 张磊刚 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第7期210-213,共4页
打壳气缸作为电解铝生产过程中必不可少的重要设备,同时也是电解铝行业中高耗能的部分。目前,打壳气缸气动系统存在两个问题需要解决,一是工作环境温度高、磁场强,易造成电磁换向阀的工作稳定性变差;二是待工期间的供气压力高,造成打壳... 打壳气缸作为电解铝生产过程中必不可少的重要设备,同时也是电解铝行业中高耗能的部分。目前,打壳气缸气动系统存在两个问题需要解决,一是工作环境温度高、磁场强,易造成电磁换向阀的工作稳定性变差;二是待工期间的供气压力高,造成打壳气缸因密封不良引起的能源泄漏加剧。为提高打壳气缸系统工作的稳定性和减少压缩空气的消耗量,论文采用带延时环节的纯气动回路替代电磁力换向,通过减少电磁铁的数量来提高气动系统工作的稳定性;采用减压模块,降低待工期间的供气压力来减少压缩空气的泄漏量。经实验证明该新型打壳气缸气动系统,提高了系统工作的稳定性,明显地降低了系统的耗气量。 展开更多
关键词 电解铝 打壳气缸 延时器 节气量分析
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卧式下肢康复机器人训练动作规划与实验分析
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作者 杨元 韩建海 +1 位作者 郭冰菁 李向攀 《制造业自动化》 CSCD 北大核心 2022年第9期54-57,共4页
针对日益增多的脑卒中和各种原因导致的下肢运动功能障碍患者的康复训练需求,基于一种末端牵引类型的卧式下肢康复机器人,分析了机器人系统的总体设计,运用D-H参数法建立人腿与机器人的运动学模型和映射关系,得出人机一体化模型,结合现... 针对日益增多的脑卒中和各种原因导致的下肢运动功能障碍患者的康复训练需求,基于一种末端牵引类型的卧式下肢康复机器人,分析了机器人系统的总体设计,运用D-H参数法建立人腿与机器人的运动学模型和映射关系,得出人机一体化模型,结合现代康复理论设计了多种康复训练动作与模式,辅助下肢运动障碍患者进行髋、膝、踝关节的单个或组合训练;通过直抬腿康复动作实验,采集电机编码器采集机器人关节位置跟踪情况,进行误差分析,结果符合预期,康复训练动作规划满足要求。 展开更多
关键词 卧式下肢康复机器人 运动学 动作规划 位置跟踪
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Design of a Novel Waterproof Electronic Sphygmomanometer
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作者 HU Zhi-gang Yasutomo Nakagiri +1 位作者 han jian-hai LI Xiang-pan 《Chinese Journal of Biomedical Engineering(English Edition)》 2012年第4期158-164,共7页
A novel waterproof electronic sphygmomanometer is presented in this paper, the special design of sealing structure is used in this sphygmomanometer that allows the system to function normally in water. The system also... A novel waterproof electronic sphygmomanometer is presented in this paper, the special design of sealing structure is used in this sphygmomanometer that allows the system to function normally in water. The system also adopts the rigid air cylinder as air source to ensure accurate detection and chooses the MP3VS050 piezoresistive transducer to ensure the measurement precision of the systolic and diastolic pressure. TI's MSP430FC,437 is used as the central processor so that the system can be of advantages of low-power, fast digital processing and high-reliability. The sphygmomanometer was validated by three groups of participants. The experimental data indicates that the measured values of this waterproof electronic sphygmomanometer are consistent with the results of common electric sphygmomanometer, the measure error is less than 5 mmHg, and the system is stable and credible. So the waterproof electronic sphygmomanometer can realize real-time monitoring of blood pressure and heart rate in the water and other special environment. 展开更多
关键词 waterproofness sphygmomano-meter piezoresistive transducer MSP430FG437
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