多场景下的人体跌倒检测方法及应用

针对可穿戴MEMS传感器检测多场景下的人体摔倒行为时,单一采用加速度阈值判断存在表征不完全的问题,提出了改进麻雀搜索算法(ISSA)优化SVM(SVM)的人体跌倒检测识别方法。首先通过可穿戴MEMS传感器采集人体离散化姿态数据,然后通过时间滑动窗口找出加速度阈值与角速度阈值特征向量并进行一级判定;同时构建ISSA-SVM跌倒状态检测模型,即利用改进的麻雀搜索算法对SVM的核参数和惩罚因子进行自适应优化,获得最优分类模型;最后根据SVM分类模型,对一级判定的数据进行分析,判断是否真正跌倒。实验仿真和产品应用结果表明:对于人体在不同场景下意外跌倒的检测,所提出的ISSA-SVM识别检测模型测试正确率达98%以上,同时降低了漏报率。经过多次测试,跌倒检测器表现出较好的鲁棒性。     

人体步态数据测量系统的设计与实现

下肢外骨骼机器人和下肢康复机器人是当前的研究热点,人体运动的步态数据对其完成步态识别与控制有重要意义.为了获取人体行走过程中的步态信息,本文设计并实现了一套测量足底压力与关节角度数据的数据采集系统.该系统包含微处理器、足底压力传感器、角度传感器、信号调理模块以及数据存储模块,能实现步态数据的自动解算、采集和存储.利用该系统成功采集了不同实验对象在不同速率下足底压力数据和关节的角度数据,结果显示出一定的步态特性,为进一步的步态分析与识别提供参考.     

基于 XGBoost 的下肢步态相位识别研究

针对下肢外骨骼应用中的难点问题,开展了基于XGBoost算法,利用单个IMU采集的运动姿态数据对步态相位进行识别的研究。首先,采集了6种不同步态下的足部运动数据,然后将每种步态划分为4个相位;在此基础上,以足部运动数据作为训练集,然后应用XGBoost算法进行步态相位识别的分析。建立模型的过程中通过贝叶斯优化算法进一步对模型中涉及的参数进行优化。计算显示,模型的测试集平均正确率为89.26%,精度为89.64%,召回率为89.26%,F1值为89.10%;结果分析表明该模型能够实现较好的步态相位识别。     

基于改进深度卷积神经网络的步态识别算法

针对传统步态识别算法因服饰携带物变换、视角等协变量因素变化导致的识别能力下降问题,提出了一种基于改进深度卷积神经网络的步态识别算法。该算法利用分层处理机制从步态数据中提取步态特征,能够降低常见变化和遮挡等情况对识别精度的影响,同时,算法根据实验确定了网络中每层特征图的最佳数量、特征图的最佳尺寸以及要用于步态识别的输入特征的类型,能够处理相对较小的数据集而无需使用任何增强或微调技术。CASIA-B步态数据库仿真实验表明,所提出的卷积神经网络覆盖了交叉视图步态识别和无主题的步态识别问题,能够克服与步态识别相关的协变量因素问题,具有更优的步态识别精度。     

基于惯性传感器的穿戴式步态分析系统设计与实现

步态分析是对下肢运动情况量化评估的重要手段.本文采用基于惯性传感器的步态时空参数估计算法,根据穿戴在小腿上的惯性传感器节点检测步态事件点,再对穿戴在脚跟处的惯性传感器加速度信号进行双重积分计算步长,根据步态时相校正加速度信号以提高步长估计精度.本文设计并实现了基于惯性传感器的步态数据节点采集,完成了硬件和软件的设计.为了验证系统的可靠性和准确性,对3个志愿者进行实验.比较本文设计的步态分析系统和商用locometrix步态分析仪的结果,步长、步速和步频的平均相对误差分别为5.21％、4.51％和11.87％.结果表明利用本文研制的穿戴式步态分析系统能精确估计步态时空参数.     

氟塑料绝缘电缆快速检测方法的研究

为快速准确地检测判断氟塑料绝缘电缆,基于氟塑料绝缘电缆的温度特性,提出了一种快速、简单的氟塑料识别及检测方法。该方法针对绝缘材料不同的耐高温性能,检测其温度特性和密度变化等理化参数,能够准确快速地识别和判断出电缆所采用的绝缘材料类型。多种绝缘材料的电力电缆试品试验检测结果证实:该方法能够快速、准确地识别和判断氟塑料、再生氟塑料和交联聚乙烯电缆用绝缘材料。     

被动踝足外骨骼对平地行走时运动表现的影响

被动踝关节外骨骼(unpowered-ankle exoskeleton)可实现人体步态行走良好辅助作用,但对其助行增强效果研究多局限于跑步机行走范式,现少有在平地行走下穿戴外骨骼对穿戴者运动生物力学影响的研究。本研究设计组装了一款低成本模块化的被动踝关节外骨骼,首次研究了平地行走下穿戴被动踝关节外骨骼对健康年轻穿戴者肌肉激活与运动表现的影响。实验招募5名穿戴者,在无外骨骼、仅穿戴外骨骼框架和穿戴外骨骼3种实验条件下完成直线行走任务,过程中同步采集人体下肢主要肌群的肌电和关节运动轨迹。提取了肌电激活特征和关节角度特征,采用双因素方差分析方法揭示了不同外骨骼穿戴状态对相关特征的影响。结果表明,外骨骼框架会对人体提供支撑,降低站立阶段腓肠肌内侧肌肉激活。而穿戴外骨骼在站立阶段使腓肠肌内侧的平均肌肉激活显著降低20%,也显著降低了踝关节的峰值力矩及功率。外骨骼会使髋膝关节的运动学和动力学表现发生变化,这可能与下肢关节间的能量交换有关。因此,被动踝关节外骨骼可在平地行走下对踝关节实现支撑相和推离阶段有效辅助,但穿戴者同时也会适应外骨骼穿戴而改变其步态。     

基于HOG特征的步态能量图身份识别算法

由于步态能量图像(GEI)是对二值轮廓图像序列相加求平均,然而,二值轮廓图像只能捕获人体轮廓的边界信息,人体的内部边界信息会被完全的丢弃掉,基于GEI算法的缺陷,提出了一种基于人体目标图像的方向梯度直方图(HOG)特征的GEI识别算法,此算法不仅能捕获人体轮廓的边界信息,而且还能提取人体重合的边界信息.获取人体目标图像的HOG特征的步态能量图,首先使用视频前景分割算法提取人体目标图像,然后提取图像序列中每帧人体目标图像的HOG特征;最后对图像序列中的每帧HOG特征图像相加求平均.在此基础上,依据GEI和HOG的思想,又实现了对传统步态能量图、二值轮廓图像序列、人体目标图像步态能量图进行HOG特征提取及直接构建人体目标图像步态能量图特征的表示,从而提出了 4种拓展的能量图构建方法,并针对这5种算法与经典的GEI算法利用CASIA步态数据库进行了实验分析对比,实验结果表明算法效果良好.     

基于贝塞尔曲线网络的电表用电信息识别算法

利用计算机视觉技术来快速、准确地获得用户的用电信息对于电力部门具有重要意义。针对传统算法精度低、速度慢等问题,提出了一种基于自适应贝塞尔曲线网络的用电信息识别算法。该框架集检测、识别于一体,实现了端到端的文本定位和预测。检测端结合了特征金字塔网络和残差网络,对输入图像进行特征提取,并通过四个控制点生成贝塞尔曲线,能更好地拟合文本框。识别端采用了卷积循环神经网络,引入门控循环单元替代长短期记忆网络,再结合注意力机制对文本进行识别。最后在数据集上开展五组消融实验,进行性能对比和评估分析。实验结果显示,该算法识别精度高达99.08%,且推理速度快,可被用于用电信息检测与识别的实际应用中。     

海外

(1)Korea LG电子发力机器人领域据韩国媒体报道,LG电子正致力于扩大在机器人领域的事业,包括可以支持人体下肢肌肉力量的可穿戴机器人"LG CLOi SuitBot"等。"LG CLOi SuitBot"可以用于产业生产和日常生活中,增强穿戴者的下身肌肉力量,用户可以使用更小的力量轻松搬动更重的物品,这将帮助日常生活中行动不便的老人和下肢麻痹的残疾人轻松活动。可穿戴机器人是机器人市场发     

基于生命周期评价的不同电源对环境影响的比较

用生命周期评价方法对工业固体废弃物焚烧发电、生物质气化发电、风力发电、天然气燃气蒸汽联合循环发电等几种电源型式对环境的影响,进行了编目分析,计算了其污染物排放量,并且都与燃煤发电进行了比较。     

电动汽车用电机技术研究

当今世界节能和环保备受关注,使得电动汽车技术正在加速发展。电机技术是发展电动汽车的关键技术之一。该文对电动汽车用的感应电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机技术和发展水平进行了分析研究。     

基于MEMS技术的汽车传感器研究进展

随着汽车传感器的迅速发展和对MEMS(微机电系统)技术研究的深入,基于MEMS技术的汽车传感器具有广阔的应用前景。本文就MEMS汽车传感器的研究应用现状、MEMS汽车传感器的分类、制作加工技术和工艺等进行了简述,并详细介绍了几种典型的MEMS汽车传感器,最后对MEMS汽车传感器今后的发展进行了探讨。     

基于DSP控制的并联型功率因数校正技术研究

传统的并联型有源滤波器(APF)需要检测负载电流,同时计算出其中的谐波及无功分量.该算法较复杂,计算延时大,易导致控制的实时性变差.采用直接电流控制的并联型功率因数校正(PFC),则不需要复杂的算法,它保留了传统APF双环控制的优点上,同时使控制变得简单.此处在分析并联型PFC原理的基础上,进行了仿真,基于DSP控制,...     

基于CORBA实现OPC技术探索

OPC (过程控制中的对象链接与嵌入技术)是工业控制和生产自动化领域中硬件和软件之间的接口标准,近年来在电力系统广泛应用。它是一种基于DCOM(分布式组件对象模型)的技术。由于DCOM的平台相关性,不利于OPC技术的进一步应用。而代表分布对象技术主流的CORBA(通用对象请求代理体系结构)技术具有跨平台、语言无关等突出优点,本文尝试采用CORBA技术实现OPC技术。探讨了基于CORBA实现OPC技术的解决方案,通过具体的实现过程展示了方案的可行性,并通过测试用例和应用实例验证了方案的实用性和有效性。基于CORBA实现OPC技术,将大大提高OPC技术跨平台、跨语言应用的能力,使其成为一种更广泛适用的标准。     

基于串口通信的DSP在线烧写技术研究

为了解决DSP嵌入式系统某些特殊应用场合升级不方便、维护困难的问题,提出了一种基于串口通信向片内Flash在线烧写程序的方法.描述了该在线烧写方法的基本思想和实现步骤,并结合工程实际需要,优化了接收升级指令的时机,并在片内Flash设置应用程序备份区,进一步提高了烧写的可靠性和安全性,增强了系统的容错性和自愈恢复能力.实验结果表明,该方法有效可行,方便可靠,相比于传统基于JTAG烧写,可摆脱仿真器进行程序升级,提高了嵌入式系统的可维护性.     

基于微位移的超分辨重建技术研究

CCD图像传感器广泛用于图像采集,受其内部结构和外部条件的影响,采集到的图像质量不能满足人们的需求,通过硬件改进提高图像质量面临经济与技术两方面的难题。为此本文利用多幅微位移图像间的冗余信息重建出高分辨率图像,既低成本又易实现。针对CCD与目标物间有相对微位移来获取序列低分辨率图像的情况,采用一种解线性方程组的方法对采集到的4幅微位移图像进行重建,并对这种算法进行优化。实验结果图可清晰地看到重建图像可分辨更多线对,高频信息量增加,算法具有较好的效果。     

一种基于DSP新型三相逆变器谐振电路的控制方法

阐述了一种新型基于DSP三相DC-AC逆变器零电压开关(ZVS)拓扑电路的工作原理,并就其控制方法中的问题及其对ZVS电路的影响作出了详细分析,同时给出了相应的实验结果。     

绝缘栅双极晶体管模块过电应力的研究

通过频率试验和阻断电压试验,研究了过电应力对ＩＧＢＴ模块的影响;利用扫描电镜（ＳＥＭ）和液液晶（ＬＣ）技术,对失效模块的失效机理进行了分析;报道了试验结果及失效分析结果。     

AGV视觉导航研究

针对AGV视觉导航系统中的两个关键问题：路径识别和路径跟踪,本文采用全局视觉导航方式,自行设计了以同心圆为车身标志,通过图像处理系统建立了虚拟坐标系。对采集到的图像进行中值滤波、Sobel边缘检测、聚类算法、连通区域标记等图像处理方法提取图像中的路径及AGV车身标志位置信息,再利用Hough变换得到路径跟踪所需要的导航参数。通过仿真实验表明,该方法能够准确可靠地实现路径识别和AGV定位。