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下肢康复机器人步态轨迹自适应控制 被引量:26
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作者 李峰 吴智政 钱晋武 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2027-2036,共10页
设计了一种基于鲁棒PID控制器的下肢康复机器人步态轨迹自适应协作控制方法。首先,利用逆系统解耦理论及下肢康复机器人动力学模型,将机器人系统解耦成2个独立的二阶积分系统。其次,考虑到系统模型的不确定性,在解耦后的系统模型基础上... 设计了一种基于鲁棒PID控制器的下肢康复机器人步态轨迹自适应协作控制方法。首先,利用逆系统解耦理论及下肢康复机器人动力学模型,将机器人系统解耦成2个独立的二阶积分系统。其次,考虑到系统模型的不确定性,在解耦后的系统模型基础上,通过将鲁棒PID控制器的设计问题转化为一个多目标H2/H∞静态输出反馈优化问题,设计优化的鲁棒PID位置控制器,并在此基础上进一步提出了一种依据患者主动力的步态轨迹自适应协调控制方法。最后,在MATLAB-Simulink和Adams联合仿真环境中对所设计的控制器性能进行仿真验证,并在实物样机中对健康训练者进行了步态轨迹自适应的主动训练实验。仿真和实验结果表明,基于设计的鲁棒PID控制器的步态自适应协调控制方法能在模型不确定的情况下保证系统的稳定性,并实现期望的关节轨迹的自适应调整和跟踪,以满足患者主动参与康复训练的目的。 展开更多
关键词 下肢康复机器人 鲁棒PID控制 多目标H2 H∞优化 轨迹自适应
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基于MIMU的自适应步态检测算法 被引量:1
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作者 路永乐 陈永炜 +2 位作者 李瑶 李俊林 刘宇 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期768-771,775,共5页
行人步态检测精度对个人导航系统至关重要。针对当前行人自主导航系统中常规步态检测算法不能适用于多种运动状态下的步态检测问题,提出了一种基于微惯性测量单元(MIMU)的自适应步态检测算法。该算法首先利用加速度计三轴模值方差、单... 行人步态检测精度对个人导航系统至关重要。针对当前行人自主导航系统中常规步态检测算法不能适用于多种运动状态下的步态检测问题,提出了一种基于微惯性测量单元(MIMU)的自适应步态检测算法。该算法首先利用加速度计三轴模值方差、单轴方差差别和波形相位识别4种不同的行走状态,包括前进、快跑、后退和横向行走,然后针对不同的行走状态设置自适应阈值,实现各类运动状态下的自适应步态检测。利用实验室自主研发的MIMU固定在腰部脊椎位置进行实验验证,数据显示,前进行走和快跑步态检测精度可达99%,后退和横向行走步态检测精度可达93%。实验证明,自适应步态检测算法适用于个人导航系统。 展开更多
关键词 个人导航 多运动状 加速度方差 微惯性测量单元(MIMU) 自适应检测
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基于阻抗控制的步行康复训练机器人的轨迹自适应 被引量:31
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作者 文忠 钱晋武 +1 位作者 沈林勇 章亚男 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期142-149,共8页
把阻抗控制理论运用到步行康复训练机器人系统中,使用基于位置的阻抗控制模型设计了系统的控制器.提出基于阻抗模型的步态轨迹自适应算法,并分析了系统的误差.在建立的SolidWorks、Matlab、Adams虚拟样机联合仿真平台上进行了主动康复... 把阻抗控制理论运用到步行康复训练机器人系统中,使用基于位置的阻抗控制模型设计了系统的控制器.提出基于阻抗模型的步态轨迹自适应算法,并分析了系统的误差.在建立的SolidWorks、Matlab、Adams虚拟样机联合仿真平台上进行了主动康复训练的仿真实验,并在实物样机上进行了健康训练者的实验.结果表明,该控制器能够实现机器人根据人机交互作用力的变化不断调整步态轨迹,适应患者的步态要求,并可通过调节阻抗参数改变步态自适应程度和训练的柔顺性,满足患者主动参与康复训练的目的. 展开更多
关键词 行康复训练机器人 阻抗控制 轨迹自适应 联合仿真
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下肢柔性助力外衣的工效学设计与步态预测 被引量:4
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作者 张雷雨 贺彦东 +4 位作者 李剑锋 苏鹏 陶春静 季润 董明杰 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1171-1184,共14页
为增强人体的下肢运动机能,研制一套柔性功能外衣,作为助力系统的末端执行元件包覆于人体下肢,对髋关节的前屈动作助力,并研发基于力位混合控制的外接驱动系统,初步完成下肢柔性助力外衣系统样机的搭建。在此基础上,提出以IMU为主导的... 为增强人体的下肢运动机能,研制一套柔性功能外衣,作为助力系统的末端执行元件包覆于人体下肢,对髋关节的前屈动作助力,并研发基于力位混合控制的外接驱动系统,初步完成下肢柔性助力外衣系统样机的搭建。在此基础上,提出以IMU为主导的自适应步态检测算法,检测频率自适应于人体运动速度,实现步态信息的高效检测,并以检测信息为基础,提出“牛顿+三次指数平滑”预测算法,实时预测人体下肢动作。研究结果表明:功能外衣具有较高的刚度和良好的穿戴舒适性,符合功能外衣的设计要求;“牛顿+三次指数平滑”预测算法可实时预测50 ms之后的髋关节角度,预测过程稳定,在人体行走过程中,预测曲线平滑性较好,精度较高,可满足助力系统的步态预测要求,为下肢助力研究提供依据。 展开更多
关键词 下肢助力 功能外衣 髋关节前屈 自适应检测 预测
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步态分析及在功能性电刺激系统中的应用
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作者 陈子晗 黄思远 +1 位作者 黄嘉俊 李玉榕 《物联网技术》 2022年第2期115-119,共5页
文中提出一种足下垂功能性电刺激实时控制算法—基于自适应阈值的足下垂FES启停控制算法:将患者的小腿角速度信号和步态过程结合分析,在每一个步态周期内实时识别脚尖离地和脚跟着地2个关键时刻点。在脚尖离地时对患者患肢胫骨前肌施加... 文中提出一种足下垂功能性电刺激实时控制算法—基于自适应阈值的足下垂FES启停控制算法:将患者的小腿角速度信号和步态过程结合分析,在每一个步态周期内实时识别脚尖离地和脚跟着地2个关键时刻点。在脚尖离地时对患者患肢胫骨前肌施加电刺激,输出基于阈值和耐受值的梯形波,在脚跟着地时停止电刺激。实验验证了算法的可行性,通过分析步态的角速度信息和设计的启停控制模式可以辅助患者行走,在一定程度上帮助患者改善步态。 展开更多
关键词 功能性电刺激 足下垂 角速度 步态自适应 梯形波 启停控制
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单腿失效的六足机器人失稳调整与容错步态设计 被引量:3
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作者 尤波 李鲲鹏 +1 位作者 李佳钰 刘大权 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期100-109,共10页
对六足机器人在运动过程中,支撑腿发生单腿失效时的稳定性进行了分析,根据零力矩点法(ZMP)与力-角稳定锥法(FASM)结合的失稳判定流程给出一种基于实时运动平面解析求解方法的失稳倾翻调整策略;在CPG控制器分层建模的基础上设计一种自适... 对六足机器人在运动过程中,支撑腿发生单腿失效时的稳定性进行了分析,根据零力矩点法(ZMP)与力-角稳定锥法(FASM)结合的失稳判定流程给出一种基于实时运动平面解析求解方法的失稳倾翻调整策略;在CPG控制器分层建模的基础上设计一种自适应容错步态生成器,根据腿部负载的变化延长或缩短支撑相并且能够产生多种步态。采用ADAMS-Matlab联合仿真系统对六足机器人单腿失效倾翻调整策略和容错步态进行仿真,仿真结果表明:机器人发生失稳倾翻时能够在1s内完成调整;自适应容错步态下的稳定裕度在0.6~1.6 m范围内且翻滚角及俯仰角的波动范围均在–1°~1°之间。验证了失稳倾翻调整策略和自适应容错步态应用在单腿失效六足机器人上的可行性和有效性。 展开更多
关键词 六足机器人 单腿失效 失稳倾翻调整 自适应容错
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一种星球探测六足轮腿机器人的设计与运动规划 被引量:8
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作者 秦日鹏 徐坤 +2 位作者 陈佳伟 韩亮亮 丁希仑 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期147-157,共11页
针对星球探测,设计了一种具有高度对称性的六足轮腿机器人。为适应星球表面的复杂环境,该机器人具有不仅在机身水平面内中心对称而且关于机身水平面对称的结构,同时能够通过腿部构型的变化实现两种运动方式:轮行模式和足行模式。机器人... 针对星球探测,设计了一种具有高度对称性的六足轮腿机器人。为适应星球表面的复杂环境,该机器人具有不仅在机身水平面内中心对称而且关于机身水平面对称的结构,同时能够通过腿部构型的变化实现两种运动方式:轮行模式和足行模式。机器人的膝关节采用双平行四边形的传动机构,克服了现有足式机器人膝关节平行四边形机构传动的奇异问题,增加了膝关节的转动范围,实现了单腿关于机身水平面的对称运动。设计了一种基于指数坐标在SE(3)空间上规划的自适应步态,机器人可以利用该自适应步态在没有视觉传感器和局部地图的条件下,仅依靠足底力传感器和机身的惯性测量单元,实现自主连续稳定的行走。利用该机器人结构的高度对称性,提出了一种倾倒恢复策略以适应星球探测过程中的需求。以Adams和MATLAB为虚拟的仿真环境,对六足轮腿机器人的运动模式切换、自适应步态及倾倒恢复进行了仿真,验证了可行性。 展开更多
关键词 六足机器人 轮腿复合 运动规划 星球探测 自适应
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Adaptive Synchronization of Fractional Order Complex-Variable Dynamical Networks via Pinning Control 被引量:1
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作者 Da-Wei Ding Jie Yah +1 位作者 Nian Wang Dong Liang 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2017年第9期366-374,共9页
In this paper, the synchronization of fractional order complex-variable dynamical networks is studied using an adaptive pinning control strategy based on close center degree. Some effective criteria for global synchro... In this paper, the synchronization of fractional order complex-variable dynamical networks is studied using an adaptive pinning control strategy based on close center degree. Some effective criteria for global synchronization of fractional order complex-variable dynamical networks are derived based on the Lyapunov stability theory. From the theoretical analysis, one concludes that under appropriate conditions, the complex-variable dynamical networks can realize the global synchronization by using the proper adaptive pinning control method. Meanwhile, we succeed in solving the problem about how much coupling strength should be applied to ensure the synchronization of the fraetionla order complex networks. Therefore, compared with the existing results, the synchronization method in this paper is more general and convenient. This result extends the synchronization condition of the real-variable dynamical networks to the complex-valued field, which makes our research more praetical. Finally, two simulation examples show that the derived theoretical results are valid and the proposed adaptive pinning method is effective. 展开更多
关键词 complex-variable fractional order complex networks SYNCHRONIZATION adaptive pinning control
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An efficient equivariant adaptive separation via independence algorithm for acoustical source separation and identification 被引量:2
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作者 CHENG Wei LU Jian Tao +1 位作者 GAO Lin ZHANG Jie 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第12期1825-1836,共12页
To balance the convergence rate and steadystate error of blind source separation(BSS) algorithms, an efficient equivariant adaptive separation via independence(Efficient EASI) algorithm is proposed based on separating... To balance the convergence rate and steadystate error of blind source separation(BSS) algorithms, an efficient equivariant adaptive separation via independence(Efficient EASI) algorithm is proposed based on separating indicator, which was derived from the convergence condition of EASI, and can be used to evaluate the separation degree of separated signals. Furthermore, a nonlinear monotone increasing function between suitable step sizes and separating indicator is constructed to adaptively adjust step sizes, and forgetting factor is employed to weaken effects of data at the initial stage. Numerical case studies and experimental studies on a test bed with shell structures are provided to validate the efficiency improvement of the proposed method. This study can benefit for vibration & acoustic monitoring and control, and machinery condition monitoring and fault diagnosis. 展开更多
关键词 equivariant adaptive separation via independence adaptive step size separation indicator forgetting factor acoustical source separation and identification
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