多关节蛇形机器人的结构设计和运动实现

针对蛇形机器人整体研制的关键问题，包括材料选取、结构设计和运动实现等，研制了一种新型的多关节蛇形机器人。该蛇形机器人由11个二自由度正交关节构成，可在保证灵活性的同时实现三维高仿生运动。采用蛇形曲线设计了蛇形机器人的蜿蜒、蠕动和翻滚等基本步态，并进一步提出了改进的越障步态。同时，在V-REP软件中对蛇形机器人的步态进行运动仿真，比较了不同步态的运动轨迹和运动效率。最后，通过蛇形机器人样机步态实验，对步态模型中各个控制参数对蛇形机器人运动波形和运动速度的影响进行了分析，验证了蛇形机器人本体结构与控制系统的可靠性。研究结果对实现蛇形机器人的步态规划与运动控制具有重要的理论意义与实际指导价值。     

基于支持向量机的步态分类方法

针对小样本步态数据引起的分类器泛化能力差的问题,提出了基于支持向量机的步态分类方法.采集了24名青年和24名老年受试者的步态数据,提取24个步态特征训练支持向量机,采用交叉验证方法评估分类器的泛化性能.结果表明,本文提出的方法能够有效地对小样本步态数据分类,并且具有良好的泛化性.不同的核函数对分类性能影响较小.与传统反向传播学习算法的神经网络分类器进行了比较,支持向量机分类性能明显优于传统反向传播学习算法的神经网络.支持向量机在步态分类中具有广泛的应用前景.     

防跌倒步态平衡训练机器人发展现状

目的 介绍国内外防跌倒步态平衡训练机器人研究的主要进展,为防跌倒步态平衡训练机器人等医工结合领域的研究提供可借鉴的思路。方法 主要从4个方面总结了下肢辅助康复机器人研究的最新进展,具体包括机器人构型,机构控制策略和算法,步态数据采集方法和步态数据分析方法。结论 在国内外对步态平衡训练机器人的研究中,机器人的市场定位细分是当前学界面临的挑战。各主流解决方案侧重点都不相同,针对用户细分的方法也不一样。由于主要的目标人群老年人群体用户差异性强,因此用户的个性化训练需求较高,未来需要进一步细化步态平衡训练机器人的定位,满足不同情况下不同用户在不同阶段的个性化训练需求,有望提升步态平衡训练机器人的整体水平。     

髋关节助力外骨骼的结构设计

目的以为正常人和具有行走功能障碍的人群提供行走助力为设计目标,对髋关节外骨骼进行结构设计。力求实现质量轻、结构可靠、制造简便、人机协调性好等目标。方法基于人机工程学和人体步态运动规律提出一种髋关节外骨骼的结构设计方法,并确定了该外骨骼结构的自由度数、运动副设置、几何关系以及各杆长等关键信息,基于以上内容对外骨骼进行详细设计,建立虚拟样机模型,并使用ADAMS软件对其进行动力学仿真。结果样机模型运动良好,符合预期目标。并基于以上数据得到了该外骨骼滚珠丝杠的运动速度和电机的选型标准。结论 ADAMS软件仿真结果表明外骨骼的结构设计合理,动力符合设计要求,同时,为下肢外骨骼的相关结构简化提供了参考,为外骨骼的进一步设计奠定了基础。     

基于步态的身份识别研究

步态识别作为一种新的生物特征识别技术,是通过人走路的姿势实现对个人身份的识别和认证。对隐马尔可夫模型进行研究并对算法实现中遇到的问题加以分析,在此基础上实现了利用隐马尔可夫模型的步态特征提取与身份识别方法。     

基于模糊理论决策的双向二维PCA步态识别算法

针对步态识别中的平均步态能量图像系数矩阵维数过高和分类较困难的特点,提出一种基于模糊理论决策分类的双向二维主成分分析的步态识别算法.通过预处理技术得到平均步态能量图并将得到的图像分割为多个子图像,利用双向二维主成分分析来降低平均步态能量子图像的系数矩阵维数,加快识别速度.引入模糊理论决策的方法进行最近邻分类器的分类.最后在CASIA步态数据库上对所提出的算法进行实验,实验结果表明该算法具有较好的识别性能并有较强的鲁棒性.     

双足机器人运动分析

本文自主设计了一款双足机器人,对其建立了腿部运动的运动学模型,在此基础上进行了运动分析及步态规划,利用MATLAB得到了步态分析曲线。     

机器人学与康复医学相结合的康复机构设计

基于机器人学与康复医学相结合理论，设计了一种基于空间并联机构原理的新型下肢踝关节康复机构。该机构有结构简单，工作空间较大，采用并联机构刚度大等优点。对肢体康复机构的研究有着积极作用。     

六足机器人步态规划及其静态稳定性研究

以一种新型六足机器人样机为研究对象,研究机器人直线行走步态及其在该步态下的稳定性.分别规划了一种六足机器人纵向与横向直线行走的三角步态,给出了六足机器人在三角步态下步长以及稳定裕度的计算方法,并分析了六足机器人在三角步态下的静态稳定性.六足机器人采用三角步态直线行走时,不考虑惯性力对机器人稳定性的影响,在其步长满足一定条件时,六足机器人是静态稳定的.     

步态训练机器人人机系统动力学仿真

基于MATLAB对6自由度步态训练机器人的人机系统进行了动力学仿真研究.应用Newton-Euler法,推导了机器人的运动约束方程和动力学方程,构成了机器人的约束矩阵方程(constrained matrix equation,CME);分析了正常人在平地行走时的步态特征,并给出了人在行走时双足对地面的压力模型,利用MATLAB工具箱建立了人机系统动力学仿真模型,并对机器人跟踪人在平地行走的步态轨迹进行了仿真分析.仿真结果表明,步态训练机器人对人的双足负载具有良好的适应能力,可以方便获取机器人的动力学参数.该研究为实现机器人的控制及性能改进提供了理论依据.     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.     

Analysis of the rate of propagation of the wave of change of boiling modes

An approximate analytical expression is derived for the velocity of the front of the wave of change of boiling modes on a rod and on a plate. The impact of the Thomson effect and of the heater orientation in the gravity field is included. Adequate agreement is demonstrated between the derived relations and experimental data.     

Estimation of potentialities of methods of summation of direct measurement errors

Conventional methods for summation of direct measurement errors are considered. Conditions under which these methods provide consistent results are stated. It is proposed to utilize for characteristic of the total error, its interval estimator or the half-sum of the value obtained by adding up its arithmetic and geometric random errors.Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 4, pp. 10–12, April, 1995.     

空压机轴承箱蜗壳温度探头油封改造

由于空压机进气侧轴承箱蜗壳温度探头密封效果不好,使空压机及其后续管道受到油污染。后将温度探头的O形圈密封改为骨架油封,杜绝了轴承箱漏油问题。文章简介空压机的结构和技术参数,详细介绍了骨架油封的制作和优点。     

Characteristics of mechanical properties of materials in studies of conditions of attainment of marginal states

It is shown that conditions of attainment of marginal states in the material of structural components are formulated on the basis of analysis of force and deformation criteria of formation and development of destruction. The parameters of these criteria are data on types of structural materials, standard and special characteristics of their mechanical properties, structural forms of considered elements of the equipment, and their operating stress loading. In this case, the construction of a system of state equations for describing interrelation of current damage, external actions, and responses to them is based on the concept of calculating variations in properties of materials at all stages of the design life cycle.     

Determination of parameters of microstructural inhomogeneity of deformation of metals by the method of modeling

The article suggests a method of evaluating the microstructural inhomogeneity of deformation of metals by modeling. The method includes the measurement of deformations of metal according to meshes of a dividing grid with small base and the calculation of the distribution parameters of microdeformations in model representation. It is shown that the modeling method makes it possible objectively to evaluate the microinhomogeneity of deformation of metals independently of the chosen mesh size of the dividing grid. New structural characteristics are introduced: the base and wave of variation expressing the degree of crumbling or amalgamation of metal grains by inhomogeneity of deformation.Translated from Problemy Prochnosti, No. 7, pp. 40–44, July, 1991.     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。