人机共享控制机器人系统的应用与发展

康复机器人和辅助机器人可以提高患者生存质量,受到了科研和临床等领域的广泛重视。实现该类机器人的一个重要目的是帮助残疾患者完成日常生活中的活动。其中,人机共享控制机器人系统,充分结合了人类在上层规划和机器在精细控制上的优势,具有很好的控制效果。首先介绍了几种新型的人机交互方式,并对人机共享控制机器人系统的构成与优势进行简要分析;随后结合国内外研究现状,对不同类型的人机共享控制机器人系统进行详细介绍;最后着重从新型人机交互和共享控制两个方面,展望了未来技术的研发方向。     

上肢外骨骼机器人的阻抗控制与关节试验研究

外骨骼机器人穿戴于人体上,可以作为一种助力、增强或者交互的工具,应用于康复、遥操作等领域。针对上肢外骨骼机器人的人机交互控制问题,提出一种上肢外骨骼机器人的阻抗控制模型,并建立了一体化关节的动力学模型,详细设计了单关节的阻抗控制方法。基于外骨骼机器人在人机交互控制中的随动任务特性,设计了基于力的阻抗控制方法以及基于位置的阻抗控制方法。针对阻抗控制模型为二阶系统的特点,提出了阻抗控制参数优化分析的方法。建立了单关节阻抗控制的数值仿真模型,通过仿真试验分析了惯性参数、阻尼参数、刚度参数以及人机接触刚度对阻抗控制性能的影响。开展了单关节系统的阻抗控制硬件试验。试验结果表明单关节系统的触碰检测、重力补偿以及阻抗控制均可实现,并且操作者与关节系统可以实现协同运动。     

家庭服务机器人现状与展望

家庭服务机器人具有辅助人类从事家务劳动、提高人们居家生活质量等优势,已经得到千家万户的认可,逐步成为人们日常生活的重要组成部分.根据家庭服务机器人的智能化程度和用途将家庭服务机器人分为初级小家电类机器人、幼儿教育娱乐类机器人、人机互动式机器人.依据家庭服务机器人的功能特征分析其研究现状,并且分析3类机器人所应用的关键技...     

管道内部行走与检测机器人的发展现状与展望

本文介绍了当代国内外在管道内部行走与检测机器人研制方面的概况以及它们的性能、结构特点;文章还介绍了国外几种未来的管内行走检测机器人的情况及其发展远景;文章最后对我国发展管内机器人的途径与方向阐明了作者自己的观点。     

计算机辅助草图设计技术研究现状与展望

在分析草图在设计过程，尤其是概念设计过程中的重要性，草图的特点，以及传统CAD技术的局限性的基础上，介绍了当前计算机辅助草图设计中草图及草图行为、人机交互技术，以及二维、三维草图设计系统的研究现状和现有的典型草图设计工具的技术原理，并进一步展望计算机辅助草图设计的发展方向。     

基于图形编程技术的服务机器人人机交互系统的研究

人机交互技术是服务机器人中的一项关键技术。本文就人机交互系统的概念、研究现状进行了阐述。结合HRDY服务机器人介绍了基于图形编程的人机交互系统设计思想，分析了图形编程与直接操作人机交互方式、面相对象程序设计方法之间的联系。给出了一种具体的人机交互界面。     

机器人柔顺力控装置研究

机器人自动化抛光过程中,工具与工件间的接触力控制尤为重要.基于主动柔顺控制的原理,提出了面向工业机器人的柔顺力控装置及控制方法.进行了系统的结构设计和动力学建模,基于BP神经网络PID算法,设计了该柔顺力控装置的自适应控制策略.最后进行力控跟踪实验,实验结果表明,柔顺力控装置能够保证打磨过程中工件与工具之间的接触力恒定...     

舰艇多功能显控台的未来发展展望

针对未来舰艇作战系统对多功能显控台的使用需求,分析了多功能显控台支撑技术如计算机、显示、软件、人机交互等商用流行技术的当前应用现状及发展趋势,对舰艇多功能显控台的技术发展进行了展望。     

码垛机器人控制系统的设计与工艺研究

从4轴码垛机器人的工艺场景出发,设计了一套码垛机器人控制系统.首先,介绍了控制系统的硬件架构及各设备之间的通信;然后,对码垛机器人码垛的排样方式进行了详细分析,通过使用分段式吸盘机构、完善数据结构以及增加码垛指令(Lay_JP和Output_JP)的方法,解决了码垛机器人抓一次放多次的工艺难点;最后,设计了码垛机器人的...     

超冗余机器人控制技术发展现状与展望

超冗余机器人由于大量自由度和复杂的结构使其具有远超传统机器人的灵活性,但也使它的控制系统的设计变得繁复而困难。随着超冗余机器人在各领域中广泛投入应用,对超冗余机器人控制技术的发展现状予以总结和讨论显得更为必要。因此对超冗余机器人控制系统的架构及控制算法的研究现状进行了总结。首先,依次介绍超冗余机器人控制系统的硬件部分和软件部分,分析其基本架构与主要功能模块,并探讨开放式控制系统的设计方法。随后,简要介绍了超冗余机器人控制算法方面研究面临的主要难点,列举并简述当前用于超冗余机器人控制的常用算法,并对各自的效果进行分析。最后,对超冗余机器人控制系统的未来进行展望,提出超冗余机器人控制技术的发展方向,主要是数学模型建立方法的改进、开放式软硬件控制系统的开发和控制算法的创新等。     

Motor imaginary-based BCI for controlling a remote car

This paper presents the application of an effective electroencephalogram (EEG) based brain-computer interface (BCI) for controlling a remote car in a practical environment.The BCI uses the motor imagin...     

基于小波包分解的意识脑电特征提取

针对2种不同意识任务(想象左手运动和想象右手运动)的脑-机接口(brain-computer interface,BCI)设计,提出了基于小波包分解的特征提取方法。首先深入研究了小波包变换,结合事件相关去同步化(event-related desynchronization,ERD)/事件相关同步化(event-related synchronization,ERS)现象,提出以小波包分解系数来考虑特征,然后对C3、C4导联脑电信号进行小波包分解系数方差和相对能量2种特征的提取,最后采用最简线性分类器进行分类。结果表明,2种特征对应的最大分类正确率均达到了85%,对应时间分别为4.34 s和4.39 s。因此,在保证分类正确率的前提下,所提方法更加简单和有效,为大脑意识任务分类提供了新思路。     

功能性电刺激的仿生控制技术的研究与应用

功能性电刺激(FES)主要用于肢体残疾人的功能性恢复锻炼,而国内目前存在的FES康复系统大多不够智能化。针对这个问题,探索了基于脑机接口(BCI)和中枢模式发生器(CPG)的仿生FES控制方法,利用BCI识别上层控制命令发送给CPG生成相应模式,然后控制FES。实验结果表明,BCI-CPG联合控制FES的思想能够达到预期效果。     

脑-机接口的研究现状与挑战

脑-机接口（Brain—computer interface，BCI）为人们提供了全新的与外界进行信息交流和控制的手段，具有非常重要的科学意义、学术价值和广阔的应用前景，是当今世界研究的热点。本文介绍了BCI的结构、类型和研究现状，分析了现有BCI系统存在的问题以及今后的发展方向。     

基于植入式脑机接口的在体生物电子鼻研究进展

气味检测在食品安全控制、环境检测、缉毒、炸药搜索等社会安全防范方面起到重要作用。哺乳动物具有异常高灵敏的嗅觉系统,能检测到空气中极其痕量的气体分子,在缉毒、搜爆、反恐等社会防范方面发挥着重要的作用。本课题组提出了一种新型的基于植入式脑机接口的在体生物电子鼻:利用哺乳动物的嗅上皮作为初级气味感受器,气味信息通过嗅球和嗅皮层修饰处理后,将植入式微电极阵列包埋于嗅球或嗅皮层记录其响应信号,通过对记录到的神经元信号进行分析解码,实现气味检测与识别。本文重点介绍了在体生物电子鼻的原理、组成结构、技术实现、应用等,最后,对该领域的发展趋势进行了展望。     

面向动物机器人的遥测遥控技术研究进展

动物机器人是一种新型特种机器人,其以活体动物作为机器人运动载体,无能源问题且运动能力强,但尚不能可靠控制.从脑神经网路入手研究运动神经调控机制是解决动物机器人控制问题的科学途径.自由运动活体动物的在体实验技术,包括脑电信号遥测和脑电刺激遥控,是该类研究的关键.对国内外动物脑电遥测和遥控技术的研究进展进行归纳评述,并分析其发展趋势,对未来的研究方向作出展望.     

液压驱动单元基于力的阻抗控制系统前馈抗扰控制研究

液压驱动单元(Hydraulic drive unit,HDU)是液压驱动型足式机器人常用的关节驱动器,具有集成度高、功率密度大等特性。机器人顶层规划后,需依靠其完成具体动作,实现机器人的行走、对角小跑、奔跑等步态。HDU所受外负载会随机器人腾空相和着地相频繁大幅变化,严重影响系统性能。若HDU具备高性能基于力的阻抗控制,则可有效减小机器人在运动过程中足地接触时的碰撞力,保证机器人运动的平稳性。为提高基于力的阻抗控制系统的抗外扰动能力,研究一种前馈抗扰控制(Feedforward disturbance rejection control,FDRC)。介绍HDU基于力的阻抗控制系统及其数学模型,推导其非线性状态空间表达式。针对系统的外扰动推导等价输入矩阵,设计前馈抗扰控制器,并估算伺服阀流量系数。利用HDU性能测试试验台,针对不同工况和典型信号进行试验。试验结果表明,FDRC可大幅提高HDU基于力的阻抗控制系统的抗外扰动能力,且工况适应性良好。该控制方法可降低外扰动对液压驱动型机器人的影响,提高机器人的适应性。     

铝合金轮毂机器人光整加工控制技术研究

基于对铝合金轮毂结构及光整加工要求的分析,通过比较机器人示教和离线编程的优缺点,提出示教编程和离线编程集成使用的机器人控制技术,来完成轮毂光整加工。机器人离线编程控制是根据轮辐表面刀具轨迹的点位信息和机器人运动学方程,运用Pieper法进行机器人运动学方程逆解来实现的。研究表明,采用示教编程和离线编程集成的机器人控制技术能在满足光整加工要求的前提下大大提高轮毂加工效率。     

一种水下机器人的水面平台控制系统设计

针对水下机器人进行水下检测时的实时控制和监控问题,对水下机器人的推进器结构、运动方式、通讯方式、机体状态显示方式、运动控制方法等方面进行了研究,对水下机器人实现高效水下检测所需的各功能需求进行了归纳,提出了一种基于Lab VIEW的ROV水下机器人的水面平台控制系统,利用实验水池对水下机器人的人机交互界面和摄像头拍摄图像进行了测试。研究结果表明,该系统能实时监测水下机器人的各项性能数据,能够实现通讯连接、机体状态显示、运动控制等多项功能,实时控制响应迅速,实时监控效果好。     

并联六轮腿机器人机身平稳性控制方法研究

轮腿式机器人在非结构化路面运动时,机身平稳性控制对于提高运动平稳性、降低系统能耗、提高定位与建图精度等具有重要意义.针对并联式六轮腿机器人在通过不规则地形时足端悬空、姿态倾斜、机身晃动等问题,提出一种融合足端力控制器、姿态控制器及重心高度控制器的机身平稳性控制框架.其中,足端力控制器通过阻抗控制算法抑制机器人足端受力因...