空间力觉临场感遥控作业系统的时延无条件稳定性分析

空间遥控作业系统中存在很长的通信时延,造成遥控作业系统的不稳定和操作性能的降低,为此,从建立力觉临场感遥控作业系统的时延动力学方程出发,利用差分微分方程对系统的无条件稳定性进行分析,实验结果表明该分析方法是行之有效的。     

面向助力膝关节外骨骼的弹性驱动器研制及实验研究

为满足下肢助力外骨骼不同行走模式下有效驱动的需求,提出了一种弹性驱动器,通过电机带动丝杠螺母串联弹簧,结合相应的刹车片,实现弹性驱动器对不同行走模式下的助力膝关节外骨骼的驱动.对弹性驱动器进行工作模式分析及刹车装置的动力学研究.为优选出合适的刹车片材料及弹簧,进行了弹性驱动器的刹车力及弹跳冲击实验.在建立的Solid Works、ADAMS虚拟样机联合仿真平台上对弹性驱动器驱动的膝关节外骨骼进行运动仿真,考察弹簧刚度及等效质量对弹性驱动器工作性能的影响,为下肢助力机器人弹性驱动器的设计提供理论依据.     

基于力/触觉反馈的虚拟血管介入手术系统

设计了一种新颖的基于力/触觉反馈的虚拟血管介入手术系统.该系统以通用型力/触觉交互设备—Novint Falcon 力/触觉再现装置为核心,能够完成虚拟血管手术环境中的力/触觉反馈.详细介绍了系统的硬件环境参数,并设计了基于3DS MAX的建模与CHAI 3D的仿真软件系统.仿真实验结果表明:基于力/触觉反馈的虚拟血管...     

基于SURF特征跟踪的动态手势识别算法

提出了一种基于加速鲁棒特征(SURF)跟踪的动态手势识别算法.其特征在于算法无需预先检测分割人手区域,仅通过跟踪统计相邻帧间匹配SURF特征点的移动主方向来刻画手势运动轨迹.提出采用经时间规整的轨迹方向数据流来建立动态手势模型,利用基于相关分析的数据流聚类方法实现动态手势的识别,大大提高动态手势识别速度.实验使用26个英文字母作为动态手势训练和识别,手势训练集和测试集的识别率分别为87.1%和84.6%,并成功用于实验室自主研制的侦察移动机器人Hunter的运动控制中,证实了该方法的有效性.     

基于运动想象脑电的上肢康复机器人

针对脑中风偏瘫患者的康复训练,设计了一种基于运动想象脑电的上肢康复机器人系统.首先,利用肢体运动3维动画刺激患者进行运动想象并通过USB脑电放大器采集运动想象脑电信号:然后,采用小波包算法进行特征向量的提取,并通过基于马氏距离的线性判别分类器分类;最后,PC利用虚拟现实技术进行视觉反馈,同时控制康复机器人.该系统使用患...     

手术仿真中基于导纳控制的力触觉形变模型

为了在虚拟手术仿真中获得快速、准确的力触觉形变效果,提出一种基于导纳控制的力触觉形变模型.基于该模型,采用PHANTOM OMNI力触觉交互设备,以3DS MAX 2013,Microsoft Visual C++2012,Open GL函数库为基础搭建了实时柔性体力触觉再现系统,实现了虚拟双手对心脏双点的拉拽交互操作.感知实验和交互效率的结果表明,所提出的模型简单有效,形变效果逼真、视觉反馈流畅、力触觉反馈平稳,操作者对虚拟环境的感知和交互准确可靠,能够满足虚拟手术仿真系统的要求.     

六维力/力矩传感器静态解耦算法的研究与应用

维间耦合是影响多维力/力矩传感器测量精度的一个主要因素。介绍了六维力/力矩传感器维间耦合的基本原理,在研究基于求解矩阵广义逆的静态解耦算法的基础上,提出了基于耦合误差建模的静态解耦算法。以实验室研制的六维力/力矩传感器为例进行标定实验,用两种解耦算法对其进行解耦计算。实验结果证明基于耦合误差建模的静态解耦算法的有效性。     

小型化柔性触觉再现装置

提出了一种小型化的具有实时触觉反馈作用的人机接口装置的设计方法,以控制弹性梁的有效变形长度为核心,保证了触觉再现的实时性和准确性,从而可以在操作者指端大范围再现虚拟对象或远程对象的刚度。介绍了该小型化人机触觉再现接口装置的硬件设计和软件设计。该实时触觉再现接口具有尺寸小、刚度再现范围大,可方便与鼠标相结合等特点,可广泛应用于遥操作机器人和虚拟现实领域。     

一种三维力反馈手控器

结合力触觉感知的需要,设计了一种具有三维力反馈的手控器.介绍了三维力反馈手控器的工作原理及其控制电路的设计,该手控器通过电机驱动器控制手控器的三维输出,通过电机编码器获取人手运动所产生的运动三维编码信息,采用C8051F340的USB接口以方便上下行控制数据的通信,采用上、下行FIFO输入输出缓冲器以降低对控制器的实时性要求.最后设计了虚拟环境有限空间弹性球运动实验进行功能验证,并对所设计的手控器样机进行了性能测试.结果表明,所设计的手控器控制电路满足了手控器力反馈控制的需要,性能良好.     

基于磁流变液的力/触觉再现系统研究进展

力/触觉再现技术是当前新兴的研究领域.介绍了最近10年来基于磁流变液的力/触觉再现系统的国内外研究进展情况.总结了基于磁流变液的力/触觉再现技术的研究内容,包括执行装置的结构设计、模型研究以及再现系统控制研究,讨论了基于磁流变液的力/触觉再现系统开发过程中的关键技术.如提高便携式触觉接口中执行装置的力矩/重量比.减小静态力、克服被动系统力/触觉表达局限性,指出了今后发展的趋势.阐述了基于磁流变液的力/触觉再现系统的优势,并展望了其应用前景.