一种可穿戴指间角度测量系统设计

针对人机交互的需求提出了一种可穿戴的指间角度测量系统。 首先,基于弹簧片和应变片设计了可穿戴的指间角度传 感器及其便携式测量电路,对指间角度的测量原理和传感器的测量电路进行了详细分析。 其次,基于 LabVIEW 开发了测量系 统的上位机软件,对指间角度传感器的数据进行滤波和角度解算,并采用图片分割旋转的方法实现了指间角度的可视化动态显 示。 最后,为验证系统的有效性进行了实验,结果表明,在 0 ~ 30° 测量范围内,设计的指间角度传感器的非线性误差为 2. 38%FS,迟滞误差为 1. 94%FS,重复性误差为 5. 29%FS,总精度为 6. 11%FS。     

基于触觉反馈和表面肌电信号的随机时延夹持器遥操作方法

提出了一种基于触觉和表面肌电信号的夹持器抓取力控制遥操作方法.在控制过程中,采用了基于非时间参考的遥操作方法用于消除随机时延对系统稳定性的影响.使用了表面肌电信号作为遥操作控制信号来改善操作者的操控体验.另外,还使用了基于粒子群优化的支持向量回归模型和模糊控制器.实验结果证明,此方法对操作员的用力估计误差约为8.45%,平均跟踪误差约0.6N,可以让操作者更加稳定有效地调节夹持器的夹持力大小.     

基于效率与安全机制的核电站巡检与应急机器人的局部路径优化方法

为了提高核电站巡检与应急机器人的工作效率,针对核电站巡检环境与应急处置任务的特殊性,提出了一种适用于核电站巡检与应急机器人的有效局部路径优化方法.首先,在对核电站巡检与应急机器人运动建模的基础上,运用福克-普朗克方程求解伊藤过程得出核电站巡检与应急机器人沿直线和圆弧的动态运动分布函数,并搭建实验平台通过反复实验匹配准确的动态运动分布参数.基于此,提出效率与安全机制,将该机制应用于局部路径的再优化.实验表明,该方法能够在执行核电站巡检与应急任务的过程中对核电站巡检与应急机器人的路径进行再优化,提高任务执行效率.     

带触觉的肌电假手握力模糊控制方法

从注重残疾人本体感出发,提出了一种新的用于肌电假手握力控制的方法.该方法利用短时傅里叶变换思想对信号进行时间片分割,并对时间片内的信号分析选取了几个具有代表性的肌电信号参数,并用训练后的神经网络对其进行分析处理,进而估计出相应的肌肉用力大小.同时将肌电假手指端的力触觉传感器所得的力触觉信号和肌肉用力大小信号输入模糊控制器,根据设计好的模糊控制规则调节肌电假手驱动电机的转动速度从而控制握力大小.该方法可以有效减小个人差异性和肌电信号传感器检测位置不同对控制效果的影响,可以减小肌电传感器安装难度并可供不同的残疾人使用.实验结果证明了该握力控制方法的有效性.     

基于ANOVA和BP神经网络的最优肌电信号测量位置选择

基于肌电信号的手部动作识别中,肌电信号测量位置的选择直接关系到动作识别的准确率.本文以使用最少的肌电传感器和获得较高的动作识别率为目标,提出一种基于ANOVA(方差分析)和BP神经网络的肌电信号测量位置优选方法.使用4个肌电传感器采集受试者做出指定动作时的肌电信号,提取肌电信号的时域特征,并按测量位置组合构成15个不同的样本进行BP神经网络的训练和测试.采用单因素ANOVA分析测量位置对动作识别结果影响的显著性,采用Tukey HSD将测量位置进行归类,并从动作识别率最高的子集中选择测量位置最少但识别准确率最高的测量位置组合作为最优的肌电信号测量位置.实验结果表明,测量位置对动作识别的结果具有显著的影响,随着测量位置数的增加,动作识别准确率呈上升趋势,最优的测量位置组合为P1+P3+P4,其动作识别准确率为94.6%.     

一种下肢康复训练机器人

近年来,我国人口老龄化的现状日趋严峻,"脑卒中"导致的下肢瘫/截瘫患者众多,术后康复训练需求日益增大,康复训练机器人能够有效解决人工康复训练成本高且专业护理人员数量有限的问题,针对这一需求,本文研制了一种下肢康复训练机器人,设计了其机械结构、控制电路、人机交互软件及控制软件,并通过仿真对该康复训练机器人进行了有效性验证,结果表明该康复训练机器人可以满足下肢康复训练需求.     

用于脑卒中病人康复训练的穿戴式无线生理参数检测系统设计

针对中风病人康复训练过程的监控需要,研制了一种基于无线传感网络技术的以脉搏血氧饱和度和呼吸参数为检测对象的穿戴式无线生理参数采集系统。结合脉搏血氧饱和度检测技术、呼吸参数检测技术以及无线传感网络技术的发展概况提出了以C8051F320为控制核心的无线生理参数采集系统的设计方案,详细介绍了无线生理参数采集系统的软、硬件设计,并对实验结果进行分析处理。实验结果表明:该生理参数检测系统可以完成脉搏血氧饱和度和呼吸参数的检测任务。     

新型六自由度微动并联机构的工作空间分析

在实现天文光学镜面毫米级行程位姿调整和微纳米级精密定位中,基于全柔性铰链的新型3SPS+3(SP-U)六自由度并联机构的工作空间主要由柔性铰链相对较小的回转空间所定义。分析了3SPS+3(SP-U)并联机构运动自由度及其部分自由度解耦特性,并根据实物样机的几何参数建立了其运动学逆解模型。在此基础上,基于柔性铰链回转空间及支链行程范围,采用搜索法分析了其工作空间,并采用激光跟踪仪对样机的工作空间进行了实测。理论计算和实测结果验证了该机构动平台中心点的平动位移空间可达±3 mm,转角空间可达±1°,确保了其在应用中具有足够的工作范围,达到了设计目标。     

一种基于EEG和sEMG的假手控制策略

针对残臂较短或残臂上肌电信号测量点较少的残疾人使用多自由度假手的需求,提出一种基于脑电信号（Electroencephalogram,EEG）和表面肌电信号（Surface electromyogram signal,sEMG）协同处理的假手控制策略.该方法仅用1个肌电传感器和1个脑电传感器实现多自由度假手的控制.采用1个脑电传感器测量人体前额部位的EEG,从测量得到的EEG中提取出眨眼动作信息并将其用于假手动作的编码;采用1个肌电传感器测量手臂上的sEMG,并针对肌电信号存在个体差异和位置差异的问题,采用自适应方法实现手部动作强度的估计;采用振动触觉技术设计触觉编码用于将当前假手的控制指令反馈给佩戴者,从而实现EEG和sEMG对多自由度假手的协同控制.为验证该控制策略的有效性进行了实验研究,结果表明,提出的假手控制策略是有效的.