集成式五维微力/力矩传感器的研究

五维微力/力矩传感器应用于微装配机器人操作末端的微力觉感知,能够同时测量三个方向的微力Fx 、Fy 、Fz和两个方向的微力矩Mx和My;测力量程±1N,测力矩量程±0.05N*m;放大电路集成在传感器的本体中.应用力学理论对本体进行理论分析,推导出计算公式,求出本体的应变;并采用有限元分析软件进行仿真,分析应变,确定了一种适用的静态非线性标定方法.     

基于样本熵与时频分析的手部抓握运动意图预测

针对上肢外骨骼控制信号产生与外部设备响应存在时间滞后导致脑机接口(BCI)系统实时性差的问题,采集被试手部自主抓握前运动相关皮质电位(MRCP) ,提出基于非线性复杂度特征样本熵 (SampEn)与线性幅值特征融合算法的手部运动意图预测方法. 从时频、神经复杂度分析不同大脑状态之间存在的差异,通过特征融合实现对手部抓握运动意图的预测. 基于特征融合意图离线预测准确率最高可达88.46%,可以在人体手部自主运动发生时刻?1 400 ms实现对手部运动预测. 与平静时期手部静止状态相比,被试产生手部抓握运动意图时脑电信号的功率谱与复杂度均产生明显变化,为基于手部运动意图预测提前驱动机器人实现人机协同提供控制策略.     

基于有限元方法的3-PPSR大长径比柔性并联机器人刚度模型分析

为实现较大工作空间的运动,设计了一种大长径比的3-PPSR结构的微操作柔性并联机器人.该机器人由压电马达驱动,采用大长径比柔性铰链连接,柔性铰链的变形范围在毫米级,适用于要求大变形的场合,同时具有结构简单、无奇异、无间隙、运动精度高等特点.由于系统的刚度直接影响系统的运动精度、承载负荷等性能,针对大长径比柔性铰链特点,运用有限元方法,建立了柔性铰链的数学模型,并采用整体刚度的方法,结合机构协调方程和力平衡方程,得到系统的柔性刚度模型.最后,采用ANSYS比较了所建理论刚度模型结果与有限元模型分析的结果.分析结果表明,理论刚度模型合理,符合机构的运动特征.     

面向微小型机器人的5.8GHz微波能量传输系统

提出了面向微小型机器人的5.8 GHz 微波能量传输系统,采用Ritz-Galerkin（RG）方法建立了微波能 量传输系统射频整流电路模型,分析了整流二极管的整流性能,得到了输入功率与输出电压、整流效率与负载比之 间的关系．设计了八木振子天线,提高了能量接收的定向性．最后搭建了微小型机器人微波能量传输实验系统,开 展了利用微波传输能量驱动微机器人的实验,验证了利用微波能量传输系统为微小型机器人供能的可行性．     

外科手术机器人技术发展现状及关键技术分析

外科诊疗是医疗机器人研究和应用最广泛也是比较成熟的领域，目前研究主要集中在脑神经外科、整形外科、介入式无损检测、角膜移植等领域．为促进我国医疗机器人技术的研究和发展，在充分论述医疗机器人研究意义的基础上，对国内外典型外科手术机器人的研究及应用状况作了详细介绍，并对研究医疗机器人所涉及的手术机器人机构、医学三维图像建模、虚拟手术仿真、遥操作网络传输等关键技术进行了详尽的分析，同时指出了今后的发展方向．     

基于Internet的机器人遥外科手术的问题及对策

针对基于Internet的机器人遥外科手术面临的时延问题，提出了网络及其通讯协议的发展，如高可靠性通信链路和实时传输协议，是解决时延问题的根本；历史上形成的网络遥操作系统的控制策略，如基于事件的方法和无源性及耗散系统理论，为解决时延问题提供了可借鉴的方法。     

5-DOF上肢康复机械臂交互式康复训练控制策略

设计一种5-DOF穿戴式偏瘫上肢康复机械臂系统,提出被动和主动两阶段的交互式康复训练控制策略。在被动训练中,根据偏瘫患者上肢单侧受损的特点,提取偏瘫患者的健侧上肢4块肌肉的表面肌电信号(Surface electromyogram, sEMG) 作为康复机械臂的控制信号,利用AR参数模型和BP神经网络来理解患者的运动意图,驱动机械臂辅助患侧上肢实现特定的康复训练动作。在主动训练中,通过实时获取各关节力矩信号来判断人体上肢的运动所产生的作用力方向与大小,并利用比例控制器和运动学雅可比逆矩阵控制康复臂末端速度、驱动各关节运动。试验结果证明了提出方法的正确性和有效性。     

一种用于锁定髓内钉的新型计算机辅助整形外科系统

介绍了一套用于整形外科的全自动机器人系统．该系统中的并联机器人取代了传统的复位工具,并提出了一种简单、准确的基于几何模型的对准方法,得到一条能够穿过髓内钉远端孔的三维路径,引导串联机器人锁定髓内钉．实验结果表明,该系统有足够的定位精度和稳定性,并可以大大减少手术所需时间．     

基于扩展雅可比矩阵的冗余度机器人多性能准则优化研究

本文基于扩展雅可比矩阵求冗余机器人逆解的算法,提出了将多个附加作业性能函数作归一化处理后,根据优先权的高低进行加权求和,从而利用其冗余性完成多性能准则优化的一种新方法.并且对所研制的七自由度冗余手臂避奇异及避关节极限的的双重性能进行了优化仿真分析,根据分析结果,所优化的手臂关节向与关节极限相反的方向运动,并且雅可比矩阵的条件数得到了降低,从而证实了此种算法对单个冗余自由度优化多个性能准则的有效性.     

基于模糊模型参考学习控制的手术机器人人机交互

为了解决机器人辅助手术环境下人机交互运动过程中的不稳定性问题以及医生个人因素难以建模的问题,提出了一种基于模糊模型参考学习的变导纳人机合作控制方法.首先将人体手臂自然运动的特征作为模糊学习控制的参考模型,通过离线学习机构训练出模糊导纳控制器的变阻尼系数调整参数规则.再以医生对机器人的拖拽力以及机器人速度作为输入、机器人期望的速度作为输出,构建基于变阻尼参数调整的变导纳控制方法.离线训练实验结果表明,该方法经过10次离线训练,可以达到柔顺性要求,人机合作速度最大误差低于17 mm/s,且人机合作轨迹最大误差低于15 mm.相比单纯基于固定导纳参数的模糊控制,该方法具有更好的跟踪速度与精度.