基于多点动态捕捉的机器人关节位移与几何参数标定

机器人关节位移及几何参数误差是导致位姿出现误差的主要原因,对二者进行高精度标定可提高机器人的绝对精度.传统标定方法的精度受机器人位姿的影响,且需多次实验.本文提出一种基于多点动态捕捉测量的标定方法,可通过单次实验,同时标定串联机器人的关节位移和几何参数.首先基于多点动捕测量获取机器人各连杆上靶标点的3D坐标,结合罗德里格斯变换实现关节位移的求解.其次结合机器人运动学模型和坐标转换关系,实现几何参数误差小量的标定.对方程线性化处理以提高计算效率,并用最小二乘法降低噪声对结果的影响.最后通过对6自由度串联机器人进行仿真,验证了该标定方法的可行性.

基于DBN的下肢康复外骨骼关节角位移预测方法研究

目的:为了提高患者在康复训练中的主动性,提升下肢康复外骨骼的训练效果,提出一种基于深度置信网络(deep belief network,DBN)的下肢康复外骨骼关节角位移预测方法。方法:基于DBN,首先建立2层受限玻尔兹曼机(restricted Boltzmann machine,RBM)隐含层,利用对比散度算法进行无监督预训练,然后采用最小均方误差作为损失函数,通过反向传播(back propagation,BP)算法来微调权重值和偏置值。为了验证DBN预测方法的有效性,在仿真条件下开展下肢康复外骨骼关节角位移预测,并以长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络和BP网络作为对比方法。结果:与LSTM网络和BP网络相比,DBN预测效果最好,髋、膝、踝3个关节角位移均方根误差最小,分别为0.42°、0.41°、0.44°。结论:基于DBN的下肢康复外骨骼关节角位移预测方法预测效果较好,具有广阔的应用前景。

基于关节极限的冗余机械臂混沌动力学及控制

考虑关节位移极限指标,研究冗余机械臂系统动力学特性及延迟反馈法对系统混沌运动控制。以平面3自由度机械臂为研究对象,利用Jacobian矩阵伪逆法得到平面机械臂系统的动力学模型。基于关节位移极限指标,建立冗余机械臂系统的混沌动力学状态方程,采用龙格库塔法对模型求解,利用相图、Poincaré图及Lyapunov指数图等进行分析。结果表明基于关节位移极限的冗余机械臂的自运动表现出混沌现象。在此基础上,利用延迟反馈法进行混沌控制,得到在合适的扰动权重参数条件下,延迟反馈控制能使冗余机械臂的混沌运动稳定在周期轨道上,且发现在混沌吸引子内存在除1倍周期以外的2倍周期以及3倍周期窗口,通过选取不同的扰动权重能使系统稳定在不同的周期轨道上。

移位关节内跟骨骨折切开复位内固定的影响因素与对策

目的 研究移位关节内跟骨骨折切开复位内固定治疗过程中存在的影响因素,根据常见问题,提出合理的解决对策和预防方法。方法随机选取某院2011年2月~2016年6月收治的32例移位关节内跟骨骨折患者,给予切开复位内固定治疗,根据临床病案资料,判断相关疾病影响因素。结果 切开复位内固定对移位关节内跟骨骨折患者的治疗较为有效,但过程中容易出现不良反应和合并症,产生情况与患者疾病情况、手术治疗时间、其他影响因素等构成。结论 切开复位内固定治疗操作技术在发展中,随着经验与操作能力的不断完善,可以有效优化、完善移位关节内跟骨骨折疾病,但需要尤为注意相关影响因素的观察与预防工作。

腓骨切除及胫腓骨联合固定术后的踝关节稳定性

目的探讨腓骨切除及胫腓骨联合固定术后的踝关节稳定性,为临床上腓骨切除的位置及是否进行胫腓骨联合固定术提供理论依据。方法选取6例无损伤和结构畸形的新鲜成年人下肢标本。在不同位置行腓骨切除术,测量腓骨切除术及腓骨切除术并行胫腓骨联合固定术后踝关节的稳定性。结果踝关节的稳定性与腓骨切除的位置及长度密切相关,切除的位置离踝关节越近,切除的长度越长,踝关节的稳定性越差。胫腓骨联合固定术提高踝关节的稳定性,特别是位于腓骨下段水平切除组,手术前后踝关节稳定性有显著性差异。结论当腓骨切除长度增加时,腓骨远端(外踝)的相对位置易发生变化,应尽可能考虑在胫腓骨远端实施胫腓骨联合固定术,维持踝关节的稳定。

7自由度机械臂的运动学逆解与优化

采用位姿分离的方法求出了7自由度冗余机械臂运动学逆解的解析解,并以减少最大关节位移为优化目标提出了冗余角的确定方法,即"冗余角差分"算法。首先选取合适的关节作为冗余关节,通过给定冗余角的微小增量,求出其他关节角增量随冗余关节角增量变化的近似线性关系;然后采用线性规划的方法求取最优的冗余角增量,以减小机械臂插补时的最大关节位移,从而减少插补时间和动作幅度,提高机械臂的作业效率。