基于模糊PID的足球机器人运动控制研究

通过对足球机器人运动学模型的分析,考虑到系统的时滞性、非线性等特点,提出将模糊控制和传统的PID控制相结合的控制方法,应用到足球机器人系统的运动控制中,通过PID控制实现控制的准确性,利用模糊控制提高控制的快速性。详细介绍了足球机器人模糊控制系统的设计过程,并在仿真和基于视觉足球机器人平台上对该算法进行了验证,结果表明了该方法的可行性。     

上肢镜像康复机器人控制策略研究

镜像疗法是促进偏瘫患者上肢运动功能康复的有效疗法,结合镜像疗法的机器人可通过促进双侧运动易化患侧的运动通路。为此,研究上肢镜像康复机器人的控制策略。基于传统镜面治疗方法设计了上肢镜像康复机器人系统,提出了基于参考轨迹的镜像训练。同时提出了基于分段三阶Bezier插值的轨迹优化方法,优化机器人运动轨迹。考虑到患者患侧与机器人的交互需求,开发了由引导力场和约束力场组成的力场控制算法,协调患侧主动运动与镜像训练动作。开展镜像康复训练实验,验证了力场控制算法的良好性能。     

上肢康复机器人专利申请分析

本文通过对上肢康复机器人领域专利文献的收集、标引和梳理,对涉及运动自由度、结构设计方式、运动控制方式和驱动方式等上肢康复机器人技术的专利文献的技术拆解,分析了上肢康复机器人专利申请情况。     

基于进化动态递归模糊神经网络的上肢康复机器人自适应阻抗控制

针对机器人辅助患肢进行康复训练时患肢病情的变化对系统运动平滑性和稳定性造成的影响,在传统阻抗控制方法的基础上,提出了一种基于进化动态递归模糊神经网络(EDRFNN)的新的自适应阻抗控制方法。该方法根据在线辨识得到的患肢机械阻抗参数,运用EDRFNN对目标阻抗控制参数进行动态调整。在调整过程中,首先采用混合进化算法离线优化目标阻抗控制参数,然后再利用基于Lyapunov函数稳定收敛性理论设计的动态BP算法对目标阻抗控制参数在线作进一步的调整。分析和仿真结果表明,这种新的方法较其它阻抗控制方法更能有效地适应患肢病情的变化,且具有较好的平滑性和稳定性。     

蛇形机器人平面运动控制方法的研究

介绍了蛇形机器人实现转弯运动的一种新方法——幅值调整法,并用实验验证了该方法。选取位移传感器安装到蛇形机器人的一个单元上,来测量侧向滑动距离和偏转角度。综合幅值调整法和传感器信息,提出了蛇形机器人自主运动控制规律。最后给出计算机仿真结果。     

基于小波包模糊推理的上肢康复机器人智能专家系统

针对目前上肢运动训练康复机器人缺少对患肢训练模式智能处方诊断的现状,提出了全新的基于小波包模糊推理的上肢康复机器人智能专家系统诊断方法.该方法在智能专家诊断过程中首先根据患肢在水平和垂直方向上的被动运动位置跟踪误差,通过小波包分解提取患肢运动性能特征,然后根据两个方向上的运动性能特征值并运用专家知识,通过模糊逻辑推理诊断该患肢适合的康复运动训练类型.临床实验结果表明,该方法能够较准确地实现不同病情患肢的运动训练模式处方诊断,有助于提高康复机器人的临床智能化水平.     

一种六自由度上肢康复机器人的结构设计及运动学分析

为解决现有上肢康复机器人功能单一以及结构复杂的问题,提出了一种6-DOF外骨骼式上肢康复机器人,建立了康复机器人的运动学模型,通过D H变换对其正向运动学和逆向运动学进行求解.运用Pro/E对康复机器人进行三维建模,通过Mechanism/Pro导入ADAMS/view中进行运动学仿真,得到机器人末端位移的仿真曲线和理论曲线一致,验证了理论推导的正确性,进一步仿真结果证明该方案具有较好的运动特性.     

两栖仿海龟机器人动力学建模与运动控制研究

为了提高两栖仿海龟机器人行走的稳定性,对其进行动力学建模,并基于PID (proportional integral derivative,比例积分微分)反馈控制策略提出了一种力/位控制模型。首先,根据机器人的运动学模型,得到了支腿的变换矩阵和雅可比矩阵,并利用虚功原理建立了足端与液压缸之间的力传递模型。然后,利用拉格朗日法对机器人进行动力学建模,推导了支腿的动力学方程,同时进行了动力学仿真,并将实时的足端受力导入动力学方程进行计算,验证了动力学模型的正确性。最后,搭建了液压仿真模型,并在ADAMS-AMESim-MATLAB联合仿真环境中开展了机器人运动仿真。仿真结果显示：与纯位置控制模式相比,力/位控制模式下机器人膝关节的转动更加平稳,液压缸的动力输出更稳定且功耗更小。研究结果对提高机器人运动的稳定性、增强运动控制系统的鲁棒性和提高液压系统的总效率具有借鉴意义。     

基于模糊PID的康复机器人减重系统控制研究

针对目前下肢助行康复机器人减重系统存在的一些问题,提出了一种模糊PID的控制算法。首先对助行康复机器人i Re Go整体以及减重系统的机械结构方面进行分析介绍,建立了减重系统的动力学模型。其次,分析介绍了传统PID控制器存在的缺点。通过模糊控制与传统的PID算法结合,对PID参数进行在线自整定,实现了在康复训练过程中减重机构实时跟随病患骨盆上下运动并提供稳定的减重力。最后进行了与传统PID算法的对比实验验证,结果表明在康复训练过程中提出的控制算法比传统的PID控制算法能够给病患提供更加准确的减重力。     

康复机器人研究与应用进展

目的随着老龄人口与脑卒中患者数量的不断增加,以及辅助治疗成本的增长,老龄服务及康复需求问题日益突出。康复机器人的开发及应用,将成为未来解决老龄问题的重要手段,具有积极的理论价值和现实意义。它融合了人工智能、机器人学、机械、生物力学、信息科学及康复医学等诸学科相关知识,逐渐发展成为医疗机器人领域的一个重要分支,成为学界研究热点。在此背景下,对康复机器人研究与应用进展进行述评,梳理康复机器人技术的演进历程。方法基于文献成果、大学实验室研究动态及产业调查,分析了康复机器人功能分类、人机交互方式及其关节角度与力矩、肌电信息感知融合与控制、力反馈控制、空间运动检测等关键技术。分析上肢、下肢康复机器人的发展状况。结论提出康复机器人HRI人机交互安全性、人机工程及人机界面设计中存在的问题及发展趋势,以期为学界后续研究提供有益的借鉴。     

改进的Bang-Bang控制算法的理论与试验研究

将电压的切换时间作为可调参数,提出了基于位移反馈的改进的Bang-Bang控制算法。建立了磁流变阻尼器对拉索减振的半主动控制的有限元模型以及基于dSPACE、MATLAB/Simulink和磁流变阻尼器等工具的半主动控制试验平台,从有限元数值仿真和试验实测两方面分析了改进的Bang-Bang控制算法和最优被动控制对拉索减振效果的影响。理论计算和试验实测结果都表明改进的Bang-Bang控制对拉索的减振效果优于最优被动控制,同样优于经典的Bang-Bang控制算法;半主动控制时阻尼器输入电压的切换时间对拉索系统的减振效果至关重要。     

磁流变弹性体隔振器隔振控制与实验研究

为了更好地对磁流变弹性体隔振器的隔振性能及其控制策略进行研究。通过基于扫频激励的实验测试了磁流变弹性体隔振器的移频特性,证明了磁流变弹性体隔振器具有较宽的移频范围。基于磁流变弹性体隔振器的移频特性,提出了针对扫频激励的on-off控制策略。使用了基于变阻尼、变刚度的on-off控制策略,并将其应用于简谐激励和随机激励。通过实验研究证明,在控制策略的控制下,磁流变弹性体隔振器对于不同的激励形式都有着很好的隔振效果。该研究可以为磁流变弹性体隔振器的工程应用奠定基础。     

绳系卫星收放控制地面实验研究

根据天-地动力学相似原理,设计了圆轨道绳系卫星面内运动地面实验系统。该系统的特色在于:利用气垫和喷气模拟卫星系统的空间动力学环境,如重力梯度和Coriolis力。基于计算机视觉和无线局域网技术,构建了在线测控子系统。根据在线优化及滚动时域控制理论,设计了绳系卫星反馈控制器。所设计的反馈控制律并非以解析形式给出,而是利用Legendre伪谱和非线性规划方法在线计算开环最优轨道来确定。最后,通过示例实验对控制器性能和地面实验系统的有效性进行了考核和验证。     

空间机器人关节电磁制动器及其实验研究

针对空间机器人可能出现的失电失控问题,设计了一种新型双面摩擦弹簧电磁制动器。该制动器结合了ERA制动器和汽车盘式制动器的优点,相比普通弹簧摩擦制动器,该制动器在相同制动压力下可提供双倍制动力矩。利用有限元法分析了制动器电磁场的静态和动态特性,验证了制动器制动性能。通过对该制动器在真空高低温环境下进行多次制动实验,得到其制动力矩随制动次数变化的关系。根据实验前后摩擦副中各摩擦表面磨损状况的对比分析,找到了制动力矩改变的原因。为了使制动器稳定工作,提出了进行钛合金制动片表面处理以及在安装之前对制动器进行充分跑合的改进措施。     

Pore conductivity control at the hundred-nanometer scale: an experimental and theoretical study

We report on the observation of an unexpected mechanism that controls conductivity at the 100-nm scale on track-etched polycarbonate membranes. Transport measurements of positively charged methyl viologen performed by absorption spectroscopy under various pH conditions demonstrate that for 100-nm-diameter pores at pH 2 conductivity is blocked, while at pH 5 the ions move through the membrane according to diffusion laws. An oppositely charged molecular ion, naphthalene disulfonate, in the same membrane, shows the opposite trend: diffusion of the negative ion at pH 2 and very low conductivity at pH 5. The influence of parameters such as ionic strength and membrane surface coating are also investigated. A theoretical study of the system shows that at the 100-nm scale the magnitude of the electric field in the vicinity of the pores is too small to account for the experimental observations; rather, it is the surface trapping of the mobile ion (Cl- or Na+) that gives rise to the observed control of the conductivity. This surprising effect has potential applications for high-throughput separation of large molecules and bio-organisms.     

An experimental and analytical study of fatigue crack shape control by cold working

This paper presents an experimental and analytical study of crack shape evolution in steel specimens under cyclic loading. It is widely known that the introduction of compressive residual stresses by cold working the surface can be highly beneficial in improving the fatigue performance of structural components. Although it is recognised that relaxation of surface compressive residual stress can reduce the potential benefits, the effects of residual stress on crack shape evolution are often overlooked. A recently developed technique termed controlled stitch cold working, which applies differing intensities of compressive residual stress at specific regions in a structure, is shown in the paper to considerably influence fatigue crack propagation by containing crack propagation in one primary direction.     

高强度聚焦超声治疗的实时被动空化检测系统及其实验研究

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)所致空化效应在临床应用中扮演着重要角色,对HIFU临床治疗过程中的空化活动进行实时监测,结合数据分析与治疗过程中实时反馈,可进一步提高HIFU治疗的安全性和有效性.在现有HIFU临床治疗系统的基础上,将两个被动空化检测探头与H...     

厅堂混响时间的声场控制及其实验研究

本文首先说明声场控制的各种方法，然后对卷积法，混响反馈法和沸响器反馈法进行了实验研究，并着重阐述卷积法声场控制的实验系统。实验结果表明，卷积法可使中频混响时间提高３倍以上。效果良好。