仿王蜥机器人驱动机构设计及动力学仿真

设计一种基于平面连杆机构的仿王蜥水上行走运动机理的机器人驱动结构。对该结构进行自由度分析及轨迹计算。通过计算在不同驱动速度和不同脚掌面积下,水对脚掌产生的作用力、支撑力和驱动力,验证设计的可行性。

智能空气微生物采样机器人的设计与实现

在恶劣环境下人工采集空气中的微生物存在巨大的安全隐患,急需机器以自主作业方式取代人工方式。为此,该文设计并实现了一种智能空气微生物采样机器人,包括室内远程控制单元、气流控制单元、主机械手三维运动控制单元、手爪控制单元、刻字控制单元、电源管理单元、GPRS通信模块、安全监控模块、信息存储模块、电磁阀控制组、系统时钟模块、液晶触摸屏模块和轻型车载冰箱等。该机器人能全自动完成空气微生物的采样工作,系统功能全面、安全稳定、环境适应性强,能满足恶劣环境下长时间不间断工作的要求。

仿壁虎爬壁机器人的结构及其控制系统研究

该文主要对仿壁虎爬壁机器人的结构以及其控制系统进行了介绍和讨论。仿壁虎爬壁机器人采用对称式的结构,采用形状记忆合金丝作为仿壁虎机器人的驱动元件。利用单片机对形状记忆合金的通电加热进行控制,从而实现对仿壁虎爬壁机器人的运动控制。该机器人结构简单,外形尺寸小,重量轻。

轴流风机仿生叶片降噪试验研究及机理分析

根据长耳鸮翼前缘非光滑形态降噪特性,设计了仿生前缘非光滑轴流风机叶片。试验研究表明:仿生非光滑叶片在50~2000 Hz的频段上噪声值明显小于原型风机叶片,最大降噪率为2.52%;影响仿生非光滑叶片降噪效果的主次因素为非光滑单元间距t、非光滑单元高度h和非光滑单元个数。计算机模拟分析表明,仿生前缘非光滑形态降噪机理主要为:减少翼型表面紊流附面层压力脉动并延缓翼型后部涡流分离脱落;有效减少气流流经前后翼型表面时翼型间扰流作用,起到良好的导流作用,使后翼型来流平稳,气流噪声降低。

基于三维加速度传感器的上肢动作识别系统

设计一种基于三维加速度传感器的上肢动作识别系统。该系统通过采集两个三维加速度传感器的加速度数据,对数据进行预处理、使用小波变换后得到特征向量,利用蚁群算法进行特征选择,最终由支持向量机进行动作类型分类。实验结果表明,该系统能快速地、有效地对动作信号进行分类判别。

三维磁感式电子罗盘的研制与标定

为了实现精确的地磁导航,使用PNI磁感传感器和VTI倾角传感器研制了三维磁感式电子罗盘。同时运用最小二乘法研究了三维电子罗盘的标定算法,并通过试验证明:经过标定的电子罗盘性能良好。

基于示波法和高斯拟合的血压测量方法

流行病学调查及大规模前瞻性研究表明,高血压是心血管疾病的独立风险因素,采用电子血压计进行自助式日常血压监护,是预防严重心血管事件的重要途径。提出了一种设计电子血压计的新方法:首先确定振荡波中各个单波的峰值点;然后确定拟合振荡波包络线的最佳拟合曲线;进而查找包络线的最大值,选定积分区间,提出的积分公式和最大值的位置,确定舒张压和收缩压的位置,最后确定舒张压和收缩压。比较该方法与听诊法测得的血压,结果证明使用所介绍的方法测得的血压精度符合AAM I标准、BHS(B)级标准。说明该方法是适用的,使用该方法所设计的电子血压计可以用于血压的日常监护。

一种基于共线度的无线传感器网络定位算法

为了充分考虑锚节点之间以及锚节点与未知节点之间拓扑关系对无线传感器网络定位精度的影响,我们引入了共线度的概念并将其应用到多跳网络的节点定位中,在此基础上提出了一种基于共线度的无线传感器网络定位算法(CBLA)。该算法首先动态地调节未知节点能够收集到的邻居锚节点信息,再通过共线度参数挑选网络中好的锚节点组进行位置估计,最后通过加权估计机制来得到最终的节点位置估计。理论分析和仿真结果表明,在规则网络中CBLA算法定位误差较小,最优情况下能够达到6%,在非规则网络中仍可达到较好的定位精度。

一种新的步态触觉特征分析系统及其应用

介绍了一种新型的步态触觉特征分析系统,该系统结合了压力分布测试板和三维测力台的优点,可提供行走时的压力分布以及不同方向的地面反作用力等特征,并建立了步态模型,说明了系统在足疾分析方面的应用。

电子步道在步态时空参数测量中的可靠性

评估电子步道在步行运动学参数采集中的可靠性。37名男性志愿者参与到实验中,年龄在21岁到32岁之间,所有受测者都是健康的个体。在实验中,分别以自选的慢走、正常走和快走三个模式采集步行中的步长、步频和步速。研究结果显示电子步道在测量步态时空参数时具有很高的可靠性,还展示了可靠系数分别达到0.75和0.9所需的测试次数。当利用电子步道采集不同速度模式下的步态参数用于实验研究时(可靠系数大于0.9),至少需要3次测量。

一种新型均值滤波器及在压力分布中的应用

提出了一种加入时间窗的时空自适应窗体中心加权的中值均值滤波算法,在自适应的时空滤波窗体内采用中心加权的中值选取并结合加权均值算法滤除压力分布中混合噪声。实验证明:该方法对于受椒盐噪声、高斯噪声污染比较严重的压力分布数据有较好的滤波效果,与小波、维纳滤波等其他线性滤波算法相比计算量要小得多。

金属氧化物气体传感器检测混合气体组分浓度的线性方法与原理

金属氧化物气体传感器的交叉敏感特性给混合气体各组分浓度的定量检测带来了困难。基于传感器的灵敏度与被测气体浓度呈对数线性关系,同一传感器对不同被测气体具有不同的灵敏度,不同传感器对同一气体具有不同的敏感特性,描述了采用多个传感器检测混合气体各组分浓度的线性原理与方法,并介绍了识别未知多组分混合气体中某一组分浓度的方法。分析结果表明,在传感器有效测试浓度范围内,有n种组分的混合气体各组分的浓度的对数等于n×n的指数矩阵乘以n×1的指前系数与传感器的输出的函数的对数矩阵。实验结果显示,对混合气体各组分浓度检测的相对误差小于7%。

电动跑步机上步态特征获取系统的设计

将柔性阵列压力传感技术应用到跑步机上,设计了一种新的在跑步机上获取步态特征的系统。该系统可以准确获取步长、步频、腾空时间和支撑时间等4个步态特征指标,用于跑步机上跑步的步态特征分析。通过研究不同速度下训练者的步态特征,发现训练者会通过调整步频和步长以达到设定的跑步机跑速;同时,训练者在不同速度下调整的方式是不同的。因此,该研究为今后在电动跑步机上实现速度自适应控制提供了很好的参考。

热催化气体传感器的特性分析及其设计原则

热催化气体传感器的输出受诸多因素的影响,从理论上分析其输出特性有助于传感器的优化设计和性能评估。从一个热催化气体传感器的典型结构和热催化气体敏感机理出发,应用热平衡方程和热敏电阻的电阻温度关系推导了传感器输出与被测气体浓度、催化反应速度、工作温度以及传感器结构尺寸等之间的定量关系。从推导过程中的诸多假设,得出了热催化气体传感器设计时应遵循的一般原则。

三维磁阻式电子罗盘的研制

利用三轴磁阻传感器和两轴倾角传感器研制三维磁阻式电子罗盘。三轴磁阻传感器HMC1043测量地磁场的3个分量,倾角传感器SCA100T测量罗盘的翻滚角和俯仰角,2只传感器的信号经过电路处理后传入单片机中,再通过RS—232接口输入到计算机进行计算处理,计算机终端采用VC编制的界面来显示罗盘的方位角和翻滚、俯仰角。系统采用了低功耗的置位/复位电路来保证磁阻传感器的灵敏度。最终电子罗盘的方位角精度达到0.5°,方位角分辨率达到0.1°。

车辆智能行为验证与评估的虚拟场景研究

车辆智能行为验证与评估平台旨在对无人驾驶车辆的智能行为进行验证与评估,具有经济、安全、不受时间和空间条件约束等优点。目前应用于驾驶模拟领域的虚拟场景仅对真实环境进行模拟并不具备车辆智能行为验证与评估的条件,因此无法满足该平台的需求。对用于车辆智能行为验证与评估的虚拟场景构建方法进行研究,在应用于驾驶模拟的虚拟场景基础上融入了人工智能,构建了具有一定智能的虚拟场景,为车辆智能行为验证与评估提供了条件。

基于柔性力敏传感器的左右脚动态识别方法

在利用柔性力敏传感器获取动态足底压力分布数据时,能够准确快速自动区分左右脚的数据将极大提升数据的可视性和分析的便利性。为此,提出了一种基于足底压力和脚印外观形状的左右脚动态识别方法。首先,基于足底动力学原理,利用连通域的图像分割算法对足底压力数据进行聚类分析,得到每一步压力脚印的时间和坐标范围;在此基础上进一步分离出完整的单步压力数据;最后利用单步压力数据刻画脚印轮廓,并根据轮廓的外观特征进行左右脚识别。本文提出的方法可应用于步态分析、临床辅助诊断、步态识别等领域。通过108个实测数据样本的测试表明:本文方法的识别率高达94.5%,并具有较好的鲁棒性。

基于三维加速度信息的上肢动作质量评价的研究

利用主成份分析对基于加速度信息的上肢动作质量进行评价,并利用评价结果驱动人机交互游戏中球的线路、旋转或者球速。研究结果表明在本套系统内影响上肢动作质量主要有爆发力和耐力两个因素。

井下无线传感器网络AODV和DSDV协议的仿真对比

通过分析当前煤矿安全监测无线传感器网络的路由特点及其对应的掘进工作面典型的系统方案,比较当前无线传感网络中比较经典的AODV和DSDV路由协议,为了考察这两种路由协议在矿井下的性能,使用NS2网络仿真软件的Shad-owing模式,选取包成功投递端到端的平均延时、包成功投递率、路由协议负载这三个衡量指标对AODV与DSDV路由协议进行了性能评估,研究结果表明在节点相对少的掘进巷道场景下DSDV协议表现出较好的特点和很好的鲁棒性,为满足井下实时监测网络的应用需求提供一种方案。

皮艇桨力测量的原理与方法

目前,皮艇项目的实船动力学测试手段和装备十分匮乏,其瓶颈在于对桨力的测量.针对这一现状,通过分析皮艇运动过程中杆的受力及其应变状态,根据项目的特点,设计了一种偏置型皮艇桨力传感器.这种传感器不破坏桨体结构,可快速安装和拆卸,实现了一个传感器在多个桨杆之间轮换使用.目前,中国国家皮艇队的实船动力学测试系统均配备这种结构的桨力传感器,经过多次批量测试,测力方法的正确性和可靠性得到了充分验证.