也谈节能与积能

也谈节能与积能首都师范大学物理系宋爱国本刊１９９５年第一期刊登的名为《浅谈节能与积能》（以后简称《浅》文）的文章中，谈了节能与积能的定义，认为限制用能属积能的范畴。笔者对此有不同的看法，在此与《浅》文作者及同行共同商榷。关于节能的概念，还未见到十分有...     

用于触摸屏图像感知的指端力触觉再现系统

当用户与触摸屏交互时,有效和实时的力触觉交互技术对于增强现实感和沉浸感是非常重要的。设计了一种面向触摸屏图像信息感知的手指外骨架可穿戴式力触觉交互装置,利用平面四连杆机构作为外骨架传动机构,结合直流电机作为执行机构可为用户手部提供连续可控的力觉反馈,通过振动电机和压电陶瓷致动器提供两种类型的振动触觉反馈。该装置体积小、重量轻,功耗小,使用蓝牙通信,可扩展性强,方便使用及携带。为了表达图像中虚拟物体的空间力触觉信息,引入了实时的力触觉建模算法。当用户穿戴该装置在图像上滑动时,图像的一些特征信息将通过蓝牙与装置通信,包括每个像素点的形状高度和图像的边缘轮廓信息,能够使用户获得丰富的力触觉感受。最后,进行力触觉交互实验来评估该装置在表达触摸屏中图像的高度、轮廓和纹理等方面的性能。     

基于虚拟现实的机器人遥操作关键技术研究

机器人遥操作是实现空间、医疗及深海等领域作业的重要手段,基于虚拟现实的机器人遥操作是克服时延的有效方法,具有透明性强、稳定性高的优点,成为当前机器人遥操作的主要方式。首先分析了基于虚拟现实的机器人遥操作系统的关键组成部分,并对其关键模块的具体作用进行了介绍;其次,归纳分析了各类虚拟现实环境建模方法,主要从几何建模和动力学建模方面展开,阐述了每种方法的应用领域、主要特点;此外,进一步分析了遥操作虚拟夹具设计的构建方法及适用领域。最后对当前存在的难点进行总结,指出今后研究的思路。     

腹腔镜手术中软组织按压仿真

精确可靠的软组织变形模型对虚拟手术至关重要,针对现有模型的不足,提出了一种等节距圆锥形螺旋弹簧模型,模拟对腹腔镜手术中软组织的按压。该模型吸收了弹簧-质点模型计算快速的优点,通过变形截止层控制变形范围,提升模型的稳定性和精确度。为验证模型各方面性能,首先分别与有限元模型和真实软组织对比变形效果,然后记录力反馈输出与变形响应时间并与弹簧-质点模型比较,最后邀请受试者评分。实验结果表明,模型变形精度高,变形与力反馈输出响应时间均在20ms以下,且普遍低于弹簧-质点模型响应时间。在评分实验中本模型所模拟的3种软组织各指标均分分别为9.2、9.0和9.0,普遍高于其他模型均分。     

太阳能测试中的误差与有效数字

在太阳能的利用中,不免要出现许多测量量,包括直接测量量和间接测量量。但这些测量量的表示并不是随心所欲的,而是要受到一定规律制约的。这些规律就是误差理论和有效数字,一个正确表示的测量量,可以告诉我们该量所能达到的精确程度,甚至可以由此判断出测量仪器的精度。因此,在测量量的表示中,正确地运用误差理论和有效数字是十分重要的,但目前在太阳能的工程测试中,还存在着许多无视这一点的现象。如用同一个测温仪测出的温度,有的表示为××℃,有的写成×××℃,还有写成××××℃的;太阳热水器日效率写成×××%、××××%和×××××…     

基于视触融合的遥操作机器人虚拟环境几何学建模修正方法

为了提高遥操作机器人虚拟环境几何学建模的精度,提出了一种基于视触融合的遥操作机器人虚拟环境几何学建模修正方法。首先基于视觉信息通过点云采集和预处理、粗细配准相结合的点云配准、表面重建、位姿测量实现了目标物的几何学建模;之后针对遥操作机器人的应用背景,设计了局部半自主和多指协同相结合的灵巧手控制方式,完成了目标物触觉点云的采集;最后采用视触融合的方法,使用KDtree将视觉点云和触觉点云进行融合,并利用视触融合点云对几何学模型进行修正。通过实验证明该方法对不同材质目标物的几何学建模的几何尺寸误差小于3.6 mm、定位误差小于6.8 mm、姿态角测量误差小于4.3°,且效果均优于基于视觉信息的几何学模型和基于触觉信息的几何学模型。该方法构建的几何学模型既包括了目标物的颜色信息,又提高了几何学模型的精度,且在模型细节处表现良好,有效结合了视觉和触觉两种模态信息的优点。     

基于仿蟹刚柔耦合机构的搜救机器人设计

搜救机器人是重要的探测仪器平台。 针对现有搜救机器人的刚性结构环境适应性差的问题,本文提出一种基于仿蟹刚 柔耦合机构的搜救机器人设计方法。 本文首先进行了机器人的机构设计;其次根据螃蟹运动实验结果设计了机器人的横向运 动步态,并通过仿真验证了步态设计的可行性;再次设计了机器人的软硬件系统;最后对机器人在多种地形下的行走能力进行 了实验测试,并开展了暗光环境适应性、人员探测和避障能力等功能测试实验。 结果表明,该体积小巧、控制简单的机器人可以 实现基本的运动功能,横向运动中最大速度约为 3. 4 cm/ s,最小功耗约为 8. 6 W,转向运动的角度范围为±90°。 机器人具有良 好的地形和环境适应性,并可以完成环境感知和人员探测等搜救功能。     

力觉临场感遥操作机器人技术研究进展

人机交互式机器人作为最具实用价值的特种机器人已成为当前机器人学研究的前沿和热点.临场感(telepresence)技术是人机交互的核心.对临场感遥操作机器人技术的发展和现状作了回顾,对力觉临场感谣操作机器人的三大关键技术:传感技术、力反馈与触觉再现技术、大时延下的虚拟预测环境建模技术等进行了综述;对临场感遥操作机器人技术的最新前沿即基于生物电信息的人机交互技术进行了介绍;最后并介绍了东南大学仪器科学与工程学院机器人传感与控制研究所近10年来开展临场感遥操作机器人技术研究及应用所取得的成果.     

基于随机森林回归的手臂末端力的软测量方法

针对手臂康复训练后仍缺乏准确力觉的康复病人提出了一种手臂末端力的软测量方法。采用肌电信号(EMG)传感器与手臂姿态传感器获取的数据综合描述手臂的综合状态信息,并作为随机森林回归的输入,将手臂末端力作为随机森林回归的输出。依据康复训练的基本动作单元,针对性的设计了"推拉"和"提放"两组试验,在离线状态下,利用力传感器测量得到的实际末端力与手臂的综合状态信息作为样本集,并通过大量样本数据训练随机森林回归算子得到稳定可靠的回归算子,最后通过在线预测手臂末端力与真实末端力输出的比较,验证了该方法的有效性。     

机器人触觉传感器发展概述

触觉是机器人感知外部环境的重要信息来源。近10年来，随着触觉感知技术和交互技术的广泛应用，机器人触觉传感技术得到了机器人研发人员的高度关注。首先简要回顾了近50年来机器人触觉传感器技术研究的发展情况，特别是我国在机器人触觉传感器技术领域的研究历程；然后，对现有机器人触觉传感技术进行了分类总结；接着，对当前触觉传感技术研发的前沿即电子触觉皮肤的研究做了分析和阐述，指出了机器人触觉传感技术研发亟待解决的关键问题，并对未来的发展趋势提出了一些见解。