前交叉韧带断裂后足底压力特征的聚类分析

运动过程中,人体的步态特征可以在足底压力图像上有准确的记录,而这也就可以成为判断步态正常与否的一条有效依据.通过一组压力传感器阵列获取人体运动过程的足底压力分布数据,提取步态的运动学和动力学特性.在此基础上,采用极限学习机（Extreme learning machines,ELM）神经网络聚类算法对足底压力数据进行分析,完成正常与异常步态的分类辨识工作.本文从实际临床数据出发,对前交叉韧带断裂患者进行步态分析,并据医生的临床诊断结果进行校验.该方法在步态分析上取得了较为良好的效果,仿真结果表明了其有效性.     

基于三坐标测量机的机器人位姿精度检测方法

针对医疗场合导航引导下的手术机器人定位精度检测问题,提出了基于三坐标测量机的机器人位姿距离精度测量方法。该方法通过放置在一个平面上的三个标准球来实现三坐标测量机对姿态精度的测量,并参照机器人辅助外科手术系统的定位原理构建基于三坐标测量机的机器人位姿检测平台。在此基础上,依据国家标准规定的机器人性能检测方法和过程,完成机器人位姿距离精度的测量。通过该方法对研发的骨科手术定位机器人进行测量的结果表明,所设计机器人位置距离准确度和重复性分别在[10-1]mm和[10-2]mm级别,姿态距离准确度和重复性分别在[10-1]度和[10-2]度级别。最后将该机器人应用于前交叉韧带重建手术实验,结果表明通过这种方法检测的机器人能够满足手术场合要求。     

基于测力平台阵列的双足步行机器人实际零力矩点检测

提出一种多维力测力平台阵列系统,通过机器人行走过程中脚部与平台接触力的测量,并根据. vukobratovic关于ZMP的定义,得到机器人行走过程的ZMP实际轨迹信息,为双足步行机器人的稳态行走步态规划提 供参考依据.更进一步,该系统也可以用作双足步行机器人行走过程步态规划的实验平台.     

移动式机器人功能安全评估方法

移动式机器人目前在各行各业逐渐得到越来越普遍的应用,在给物流传送等工作带来极大便利的同时,也面临着机器人应用所带来的新风险,包括机器人与人的碰撞,机器人失控导致传送物体损坏等问题,因此,机器人自身的安全可靠是保障其良好应用的前提,采用功能安全技术实现机器人的安全防护是当前机器人安全领域主流手段,从最新机器人应用功能安全标准ISO13849出发,研究了对移动式机器人开展功能安全评估的方法和流程,围绕性能等级(PL)这个核心的评价指标,分析了平均危险失效间隔、诊断覆盖率、类别的评价技术手段,并结合典型的机器人样机开展示例分析。     

安全评估让机器人的效率更高

安全风险评估,让油漆喷枪机器人制造商成功开发出一套控制系统既不影响工作性能,还可以提供合适的安全保障。Dürr Paint Systems公司的创新精神让它成为了世界上首屈一指的油漆喷涂设备供应商。它那正被广泛用于多达2000个应用场合的Ecopaint机器人就是最好的例证。     

基于前向安全数字签名的交叉认证研究

交叉认证的安全性由不同PKI信任域的根CA的数字签名来保证。如果根CA密钥泄露,整个PKI体系的信任关系就全部失效。文章分析了交叉认证技术实现的策略,提出了前向安全数字签名的交叉认证思想。     

基于改进弹簧振子模型的实时肌腱模拟

在膝关节前交叉韧带重建仿真系统中,为了进行人体肌腱实时模拟,提出一种基于改进弹簧振子模型的实时肌腱模拟方法,通过定义非线性弹簧,降低线性弹簧振子模型“超弹性”现象的发生概率,从而增强肌腱应力的仿真效果,利用添加临时性约束弹簧的方法进行碰撞处理,同时用隐式欧拉方法求解模型,提高肌腱模拟的整体性和实时性。实验结果表明,该方法符合系统对实时性和真实感的要求。     

基于前向安全数字签名的交叉认证方案

影响PKI发展的主要原因之一是CA对证书管理的困难性。该文基于前向安全数字签名的思想,提出了解决这个问题的新方案。该方案利用前向安全数字签名理论和技术,保证了一个PKI系统在CA签名密钥泄露的情况下损失最小;在CA需要更换签名密钥时效率最高;签名中所含有的时间段信息可以取代时间戳,从而省去了其他PKI系统中必须具有的统一的时间戳服务器;保证了证书路径确认的有效性。     

面向安全管理的定量安全评估模型

提出面向安全管理的系统安全评估模型贝叶斯功能网络,采用风险分析方法建立反映安全功能和威胁关系的贝叶斯信念网络,可以对功能组件缺失程度及其对系统安全的影响进行量化评估。实验表明,模型不仅可用于系统的安全评估比较,而且能够指出系统存在的缺陷以便优化和改进。     

引入交叉确认机制的安全态势评估模型

针对当前网络安全态势评估数据源较单一,评估结果欠准确等问题,提出了基于交叉确认机制的安全态势评估模型。该模型根据网络安全事件间的关联性以及告警信息的不确定性,提出多源告警信息交叉确认机制,利用模糊推理将海量的告警信息进行交叉确认,提取出可靠的评估信息,并结合静态评估数据进行安全态势评估。利用实例网络数据,对该模型进行了验证,实验结果表明该模型评估结果的全面性和准确性有很大程度的提高。     

Message-Based Evaluation in Scheme for High-Level Robot Control

In this paper, we present a method for high-level control of robots whose low-level software is based on dynamically reconfigurable, reusable real-time software modules. Our approach is to use an embedded interpreter for a general-purpose programming language to direct the operation of the low-level modules toward meeting the task-level goals of the robot. To this end, we present RSK, a virtual-machine kernel implementing a Scheme interpreter capable of hard real-time operation, and employing a method of code execution we call message-based evaluation (MBE) . MBE is a novel combination of a traditional code execution model and a message-passing architecture, which simplifies the process of writing code for managing the robot's reconfigurable subsystem.     

基于ZMP的仿人机器人跑步运动模式

采用小车-曲面桌子模型,提出了一种基于零力矩点(zero moment point,ZMP)的仿人机器人跑步运动模式.在单腿支撑阶段和飞行阶段,分别规划了仿人机器人的质心运动轨迹和双脚运动轨迹.在单腿支撑阶段,求解根据小车-曲面桌子模型建立的动力学方程,依据小车的运动轨迹规划出仿人机器人的质心轨迹;在飞行阶段,仿人机器人质心可看作抛物线运动,质心轨迹可通过水平方向上的匀速运动和竖直方向上的自由落体运动轨迹表示.分析了双脚与地面接触时的力及力矩约束.通过改变ZMP调整身体的倾斜角度,保持身体动态平衡.同时根据动力学方程分别求解出踝关节及其他关节的关节力矩.仿真实验结果表明:仿人机器人跑步时各关节角度和关节驱动力矩变化稳定,能够实现稳定的跑步,验证了方法的有效性.     

工业焊接机器人安全控制器的设计与实现

针对工业焊接机器人作业过程中存在的安全隐患,完成了安全控制器的需求分析,并设计机器人的安全保护策略。所设计的独立的安全控制器,能够监控机器人运行参数、系统错误,预测可能的风险并及时执行断电保护动作,从而确保机器人安全运行。     

空间机器人微重力模拟实验系统研究综述

介绍了微重力模拟实验系统的特点,归纳了研究中的关键问题．总结了主要实现方法,包括：基于自由落体运动、基于抛物线飞行、气浮式、水浮式、吊丝配重式实验系统,以及硬件在环内（hardwareinloop）的混合地面实验系统．讨论、比较了各种实验系统的应用背景及优缺点;在此基础上,提出了动力学模拟与运动学等效的两种思想,并建立了实验系统,以对路径规划、控制等关键算法进行评估和验证．     

基于压电电缆的移动机器人智能化安全传感器

为了提高移动机器人的安全防护能力,利用压敏电缆并外加有保护层和缓冲层,设计和开发了新型智能型安全传感器.该传感器不仅能够感知到碰撞的发生,而且能够测量出碰撞发生的准确位置.完成了从传感器的结构制作、信号放大、信号变换和检测电路的设计和开发,又在理论分析与仿真的基础上,对移动机器人进行了现场的实验研究,验证了该种传感器的可靠性和实用性.     

Development of an Autonomous Quadruped Robot for Robot Entertainment

In this paper, we present Robot Entertainment as a new field of the entertainment industry using autonomous robots. For feasibility studies of Robot Entertainment, we have developed an autonomous quadruped robot, named MUTANT, as a pet-type robot. It has four legs, each of which has three degree-of-freedom, and a head which also has three degree-of-freedom. Micro camera, stereo microphone, touch sensors, and other sensor systems are coupled with newly developed behavior generation system, which has emotion module as its major components, and generates high complex and interactive behaviors. Agent architecture, real-world recognition technologies, software component technology, and some dedicated devices such as Micro Camera Unit, were developed and tested for this purpose. From the lessons learned from the development of MUTANT, we refined the design concept of MUTANT to derive requirements for a general architecture and a set of interfaces of robot systems for entertainment applications. Through these feasibility studies, we consider entertainment applications a significant target at this moment from both scientific and engineering points of view.     

构形可变移动机器人的构形评价、优选及变换规划

为提升移动机器人对环境的适应能力,提出了一种适用于车体构形、轮距和轮向可变的轮式移动机器人的构形评价、优选和变换规划方法。该方法以转弯所需半径、通过宽度和稳定角为指标评价不同构形下机器人的移动性和稳定性,然后构建权系数多目标模型从构形集合中优选与环境特征匹配的构形,再将任意两构形之间的变换规划转化为网络路径搜索问题来求解耗能最少的变换路径。最后,通过实验验证了所提评价指标、构形优选以及变换路径规划方法的合理性和有效性。研究结果可为此类构形可变轮式移动机器人的设计分析和运动规划提供指导或参考。     

基于PID控制算法的变电站用锄草机器人设计

目前,国内的变电站内锄草作业主要靠人工完成,锄草质量受锄草工人技术的娴熟程度影响明显。此外在锄草过程中,锄草工人有可能会由于自身不小心造成与变电站内的高压设备产生接触,有人身触电的风险,由此可见锄草自动化势在必行。本文结合国内外锄草机器人的研究现状,阐述了研发此款锄草机器人的目的和现实意义;通过对LEGO（乐高）模块组装锄草机器人的可行性进行分析论证后,对锄草机器人的结构进行了设计;对锄草机器人的锄草轨迹进行了规划设计,实现了半圆曲面和平面的锄草移动作业,并对机器人小车不规则曲线的运动轨迹采用PID控制算法进行了设计。     

基于PLC的神经外科机器人控制系统研究

结合医疗外科机器人的应用环境,在比较不同外科机器人控制系统的特点的基础上,提出了基于PLC的神经外科机器人控制系统的设计方法．根据系统需要完成的任务特点,确定了硬件构架和软件体系．分析了控制系统涉及的几个关键问题,根据临床手术的需求,详细讨论了系统实施的安全策略、提高系统定位精度的措施以及不能采用示教编程控制方式的原因．经过多例临床实验,验证该机器人操作方便、性能稳定,可以弥补医疗机器人系统安全性不高、手术效率低、维护难度大、成本高等缺陷．