主从同构穿刺手术机器人遥操作控制策略研究

文章在分析了穿刺机器人系统功能需求的基础上,搭建了主从遥操作系统的半实物仿真平台。基于等效微分变换的思想,提出雅克比矩阵(Jacobian Matrix)方法和比例微分(Proportional-Derivative,PD)控制律的联合控制方法。通过设计数字滤波器来消除外科医生的手部低频抖动对穿刺手术机器人精度的影响。实验结果表明从机器人末端执行器在笛卡尔空间坐标下能够精确快速安全地跟随主机器人末端执行器的位置变化,并且主机器人端的手部抖动能够被消除。     

经尿道手术机器人研究进展及关键技术分析

经尿道手术由于尿道解剖结构狭窄、内窥镜视野狭小,对医生的技术和经验要求较高,且术后并发症较多,亟需融合机器人技术提高手术质量、减少并发症、缩短医生学习曲线时间．为促进我国经尿道手术机器人的研究和发展,综述了国内外经尿道手术机器人研究现状,并分析了典型的经尿道手术操作,对经尿道手术机器人所涉及的机器人机构设计、力反馈技术、精密运动控制以及手术导航等关键技术进行了详尽的分析．在总结研究成果和分析关键技术的基础上,指出经尿道手术机器人今后的发展趋势和面临的挑战．     

具有主动约束的医疗机器人系统的主从控制

在分析了穿刺手术机器人系统功能需求的基础上,搭建了主从遥操作系统的半实物仿真平台。在主从控制的基础上,提出一个利用虚拟夹具VF(Virtual Fixture)算法结合Proxy的方法的主动约束控制策略。实验结果表明,系统能够在给定运动约束的情况下完成相应的主从控制。     

室外智能移动机器人的发展及其关键技术研究

室外智能移动机器人有着广泛的应用前景,是机器人研究中的热点之一．本文分析 了在室外移动机器人发展中有着代表意义的几个典型系统,进而论述了室外移动机器人研究 中的若干关键技术的研究现状及发展水平．这些关键技术包括移动机器人的控制体系结构、 机器人视觉信息的实时处理技术、车体的定位系统、多传感器信息的集成与融合技术以及路 径规划技术与车体控制技术等．     

仿生机器人的研究

对国内外仿生机器人的研究和开发做了全面的综合概括和总结,从运动机理的建模、感知信息的处 理、控制计算的优化、能量代谢的效率和仿生材料的合成，分析了仿生机器人的关键技术问题，阐述了未来仿生机器 人的发展趋势与方向.􀁱 􀁽     

机器人的力控制和顺应控制研究进展

机器人力控制和顺应控制是机器人学研究的一个重要领域,对于提高机器人的性能,增强机器人的适应性,扩大应用范围具有十分重要的意义.本文对近年来国内外关于机器人力控制和顺应控制方面的研究情况进行了综述,着重讨论环境约束下的机器人的力与位置混合控制,阻抗控制,刚度控制,阻尼控制,主动式顺应控制。被动式顺应控制(柔顺手腕),主动式柔顺手腕控制和机器人的自适应力控制.介绍了将人工神经元网络用于机器人力与位置控制的研究动态,最后指出了机器人力控制和顺应控制研究中存在的问题和研究方向.     

康复辅助机器人及其物理人机交互方法

面对中国社会快速老龄化现状和庞大的残疾人群,康复辅助机器人研究具有重要学术价值和广阔的应用前景.康复辅助机器人研究涉及神经科学、生物力学、机器人自动控制等领域知识,是机器人最具挑战性和最受关注的研究领域之一.与其他机器人不同,康复辅助机器人的作用对象是人,存在人与机器人的信息交流和能量交换,物理人机交互控制方法是其研究核心和关键技术.本文以神经康复机器人、穿戴式外骨骼、智能假肢等应用为例,介绍当前的研究现状,并重点介绍人体运动意图识别方法和交互控制方法等研究重点和难点.最后展望该领域的未来技术发展方向.     

无动力双足步行机器人控制策略与算法

本文研究无动力双足步行机器人的建模、分析与控制问题. 基于能量的控制增加了机器人行走极限环的稳定性、鲁棒性, 扩大了极限环的收敛域; 角度不变控制使机器人的稳定行走步态摆脱了地面倾斜角度的限制; 把基于能量的控制与角度不变控制结合起来, 可以实现在不同倾斜角度地面上行走模式的切换. 基于能量的行走平均速度控制方法在平均速度与目标能量之间建立了联系, 能使机器人的行走产生新的稳定步态. 最后, 对无动力双足步行机器人的研究前景做了展望.     

基于超声图像的PICC智能穿刺医疗机器人控制系统设计

为提高静脉穿刺置管手术的穿刺成功率,缓解病人所承担的生理性伤痛,设计基于超声图像的PICC（Peripheraly Inserted Central Cathcte,外周静脉置入的中心静脉导管）智能穿刺医疗机器人控制系统。以晶振复位电路作为穿刺置管的输出动力支持,通过驱动控制电机的传输调度作用,实现对智能传感器的精准化控制,降低置管过程中针头的平均进入深度,完成PICC智能穿刺医疗机器人及其控制应用结构搭建。在此基础上,按照静脉置管图像的实际特征分析结果,转换原有的超声图像格式,经过多次边缘性检测,实现对穿刺超声图像的初级预处理。获取静脉靶向血管的位置信息,在规划穿刺路径的同时,完成对机器人操作手的重定位控制,实现医疗机器人的运动控制模型分析。仿真对比实验结果显示,与常规静脉穿刺手段相比,穿刺控制系统可将进针角数值控制在10°-40°之间、进针深度保持在整个针头的2/3以内,可大幅提升穿刺置管的成功几率,实现减轻病人所承担生理性疼痛的目的。     

书法机器人研究综述

书法机器人将书法创作与机器人技术相融合,通过控制机械臂模拟人的书写行为和书法创作,再现艺术魅力.机器人书法作为机器人运动规划的典型应用,对传统书法文化的传承和教育具有深远意义.按照书法机器人的研究脉络,回顾分析书法机器人的发展历程.首先介绍笔画分离与提取关键技术,总结虚拟笔刷建模的两种经典笔触模型;然后详细阐述书写轨迹涉及到的核心技术,应用不同的书写轨迹规划控制书写路径,在此基础上分析目前书写评价指标,讨论书法机器人的评价模型;最后回顾总结已有的研究进展及流程,对比传统书法机器人和智能书法机器人各自的优缺点,提出将传统的书写轨迹路径、笔触模型融入到智能书法机器人训练模块中,以弥补其在笔画书写顺序方面的不足.同时,展望书法机器人未来的研究方向和发展趋势,指出未来书法机器人可围绕深度神经网络、深度神经进化、深度强化学习等开展研究.     

Assessing Ideational and Evaluative Skills and Creative Styles and Attitudes

This article describes the rationale for the multiphase creative problem solving process, and reports the findings from an empirical investigation conducted to facilitate the problem solving of managers. The ideational skills of the managers were assessed before and after training in a complete process of creative problem solving, along with their ideational attitudes, creative problem solving style (i.e., generator, conceptualizer, optimizer, or implementor), and evaluative skill (i.e., ability to recognize original ideas). The most important findings indicated that the training had a significant impact on the evaluative accuracy of the managers. They were significantly more accurate in their judgments about original ideas after training, both in their identification of original ideas and their recognition of unoriginal ideas. After training, the managers also gave more solutions and more original solutions to problems. Finally, several variables (e.g., the “preference for active divergence” attitude, and the conceptualizer process style) seemed to moderate the impact of training. Training was therefore effective, with specific effects that can be predicted from pre-training individual differences in attitudes and process style.     

Semantics and verification of monitors and systems of monitors and processes

In this paper we present a sound and complete semantics for the monitor concept of C.A.R. Hoare. First a method for specification of monitors, introduced by O.-J. Dahl, is reviewed. This method is based on the relation between the historic sequence of monitor procedure calls and the historic sequence of monitor procedure exits. Based on such specifications and our new monitor semantics we present a method by which it is possible to prove that a concrete monitor is an implementation of an abstract one. In the last part of the paper an axiomatic semantics for systems of concurrent processes and monitors is introduced. The method supports verification by separation of concerns: Properties of the communication to and from each process are proven in isolation by a usual Hoare style axiomatic semantics, while abstract monitors are also specified in isolation by the method reviewed in the first part of the paper. These properties of the components of the system are then used in a new proof rule to conclude properties of the complete system. Stein Gjessing received a Ph.D. (actually a Dr. philos.) from the University of Oslo (Norway) in 1985. Presently he is an Associate Professor at the Institute of informatics, University of Oslo, Norway. Dr. Gjessings research interests are in the area of concurrent and distributed programming, operating systems, formal specification and verification and programming languages.     

Integrating and automating analysis and optimization

The development of an interface coupling program on personal computers for an analysis software system such as ANSYS, SAP, etc. and an optimization software system, MOST, is presented. By controlling and directing the communications the interface coupler integrates the two programs while retaining their versatility and interactive features. The integrated system is used to solve a numerical example of active noise control for a three-dimensional enclosure, in which an energy density level of control points is minimized by adding the sound source to cancel the unwanted noise. The interface coupling program automates with relatively low cost the iterative process for designing an engineering system, remaining flexible in acoustical modelling and efficient in equation solving. Also, the coupling interface is developed in a general-purpose way so that it can be expanded easily to integrate more analysis software packages of different kinds.     

国内外标准法规比对分析系统设计与实现

为发现我国国家标准与国外发达国家标准法规的差距,从根本上提高我国国家标准的总体质量,提升我国产品的质量安全水平,以关键指标(因子)为核心,研究国内外标准法规比对的工作流程,利用面向对象的方法设计,实现了国内外标准法规比对分析系统。该系统适用于所有产品国内外标准法规的比对工作。