一种混合驱动柔索并联仿生眼的轨迹规划

在与眼球运动相关的解剖学和运动学的基础上,设计了一种符合Listing定理的基于混合驱动柔索并联机构的3自由度机器人仿生眼.通过矢量封闭方法建立了逆运动学模型,求解出柔索并联机器人的雅可比矩阵和结构矩阵.利用达朗贝尔定理建立柔索并联机器人的力矩平衡方程组,采用广义逆矩阵的相关理论,以柔索张力矢量的2范数最小为目标进行张力优化.用蒙特卡洛方法计算出仿生眼球可达工作空间.最后,在Simulink环境下进行仿真,规划运动轨迹并得到柔索并联机器人运动特性的仿真结果,证明了本文设计的机构符合Listing定理.结果表明:基于混合驱动柔索并联机构的机器人仿生眼结构合理,数学模型正确.     

基于参数优化的球面并联机构仿生眼设计

首先确定仿生眼的目标工作空间,根据其结构的特殊要求,将目标工作空间内最差性能指标作为优化 对象,选取球面并联机构的结构参数．避免了将平均性能指标作为优化对象时可能出现某些姿态的性能较差甚至出 现病态雅可比矩阵的情况;同时,只在目标工作空间而不是可达工作空间进行优化,既体现了优化范围的针对性, 也避免了可达工作空间的计算．最终采用优化后参数设计的仿生眼实物符合设计要求．     

基于三自由度球面并联机构数控回转台的机械设计

在构造描述球面三自由度并联机构构件之间干涉模型的基础上，借助实体造型和动画演示检验构件的给定工作空间中的干涉情况，所得的结论已用于一台基于球面并联机的新型数控回转台结构设计。     

高速并联光学扫描平台设计

提出一种两自由度球面并联机构,并基于该并联机构模型设计了一种高速光学扫描平台。平台采用直线音圈电机作为驱动实现高速运动,以直线光栅传感器和二维 PSD 传感器作为反馈元件实现双闭环高精度伺服控制,建立扫描平台的数学模型并进行运动学求解。基于ADAMS对所设计高速扫描平台进行运动学和动力学仿真,验证该设计的可行性。     

一种类球面并联腕部机构及其运动学分析

采用构型演变法将2自由度球面并联机构Omni-Wrist V演变为一种3自由度2R1T(2转动1移动)的类球面并联机构,并对其运动学特性进行了系统的分析.首先,采用基于约束理论的图谱法对该机构的自由度进行了分析;其次,建立了其等效运动学模型,推导了解析形式的正、逆运动学方程,并讨论了其奇异性;最后,采用蒙特卡洛法求得机构的工作空间,并提出一种3维切片法分析其特性.在工作空间分析中,选择水平切片的面积和形状来衡量机构的旋转性能,采用定偏转角切片形成的扇形片径向位移量来表征其平移性能.该并联机构可作为腕部串接于SCARA(选择顺应性装配机械手)或Delta机器人末端,组成混联机器人,应用于需要同时大转角改变姿态和位置的电子或轻工生产等场合.     

并联机器人汉字球面雕刻刀路规划研究

目前，将并联机构应用于未来加工领域的研究已成为热点，并联机器人以其结构优势在高刚度、高强度和高精度等场合将得到广泛应用，但关于并联机器人在汉字雕刻领域的研究尚未展开。该文研究了并联机器人在球面雕刻汉字所遇到的若干问题，包括平面刀路向球面刀路的映射方法、圆弧插补及刀具姿态实时规划算法等，给出了算例并用实验室拥有的6—PURU并联机器人进行了验证，结果表明文中所提方法是有效和可行的，从而对扩大并联机器人的应用范围奠定了基础。     

基于运动学正解的三转动并联机构迭代补偿控制

首先建立三转动并联机构的运动学方程,研究该并联机构的运动学反解和运动学正解,然后建立该机 构的动力学方程并分析其动力学特性．基于该机构研制了能复现自行武器行进时的车体姿态变化过程的动态模拟器 试验台．该试验台利用运动学反解算法进行闭环控制,并采用基于运动学正解的开环迭代补偿控制算法修正姿态驱 动信号,使试验台的响应逐渐逼近期望的姿态指令．测试表明该系统时域波形复现精度优于95%,验证了迭代补偿 控制的有效性．     

基于螺旋理论的水下机器人矢量推进球面并联机构的运动学建模

为设计结构简单、具备旋转运动传递和空间姿态调整双重功能的水下机器人推进机构,采用构造过约束并联机构的方法设计了一种3自由度球面并联矢量推进机构.基于螺旋理论构建了机构的拓扑结构模型,分析了机构的运动特性,计算了机构的位姿正、逆解.在闭链约束方程的基础上运用矢量代数法推导出了机构的雅可比矩阵.利用特征结构配置的解耦法建立了机构速度和加速度的解析模型,并进行了相应的数值算例分析,计算了机构的运动学正、逆解,得到了可达工作空间,并用仿真软件Adams验证了数值计算方法的正确性.设计的矢量推进机构具有较大的偏转范围.     

一种三自由度并联机器人机构的运动学分析

1引言 并联机器人具有输出精度高、结构刚性好、承载能力强、部件简单及运动学反解简单等许多串联机器人所没有的优点,近年来引起了机器人研究者的高度重视.其中,六自由度并联机器人方面的研究已比较深入和成熟.三自由度并联机器人是一种很有实用前景的机器人,也越来越多地引起人们的注意.三自由度并联机器人包括平面三自由度并联机器人,球面三自由度并联机器人和空间三自由度并联机器人.球面三自由度并联机器人能够实现运动平台三维转动,是一种角台形式,由静角台、动角台和三组具有一定弧度的连杆架和连杆构成,各联接处均采用转动副.这种机构结构复杂、设计困难。     

基于四元数的球面太阳跟踪装置位置反解

在太阳能转换设备中应用太阳跟踪装置可以有效地提高太阳能的利用率。文章运用四元数法对球面三自由度并联机构太阳跟踪装置进行数学建模,解出各个运动副相应位置;然后根据几何关系建立约束方程,求解出球面三自由度并联机构太阳跟踪装置的位姿,进而得出根据太阳在天空中的方位改变该跟踪装置的输入角度,实现该跟踪装置对太阳的实时跟踪。四元数法在解决球面机构问题时具有简便易行、计算量小等特点,这对于实现该跟踪装置跟踪太阳进行角度的实时调整,以最大限度地利用太阳能有一定意义。     

Study on directional eye movements in non‐frontal face images for eye‐controlled interaction

Directional eye movements based eye‐controlled interaction focuses on interpreting the horizontal, vertical, and diagonal eye movements or their combinations as inputs to design user interfaces for people who suffer with severe mobility disabilities. In this paper, we take into consideration the inherent eye jitter and evaluate the accuracy of dynamic tracking of horizontal, vertical, diagonal, and rectangular eye movements prior to using them. We observe that the rectangular eye gesture composed of short horizontal and vertical eye movements has the best tracking accuracy in the presence of jitter. Finally, we present methods for identifying horizontal and vertical eye movements based on the trajectory of eye pupil centers from non‐frontal face images. We find that the methods are robust and effective within ±20°deflective azimuths of non‐frontal faces. This effectiveness is demonstrated by using the rectangular eye gesture as an interface to perform a painting task.     

基于眨眼修正卡尔曼滤波的人眼跟踪研究

眼睛运动容易受到头部姿势变化、外界仿真干扰、实际光照条件等影响,已有眼部跟踪算法的准确率、鲁棒性较低。为此,提出一种基于眨眼修正卡尔曼滤波的人眼跟踪算法。采用垂直积分投影函数和水平积分投影函数得到人脸图像的眼睛区域,运用眼睛区域的颜色熵消除不相关因素,定位出瞳孔的位置,用卡尔曼滤波进行实时眼部跟踪,结合眨眼检测实时修正跟踪结果。实验结果表明,该算法准确率较高,实时性较好。     

基于灰度信息和瞳孔滤波器的人眼定位算法

提出一种新的人眼定位方法,首先用Adaboost算法检测人脸区域,经过归一化和预处理后截取出人眼检测窗,然后利用眼眉的灰度信息确定人眼的大致位置,再利用瞳孔滤波器以精确定位。该方法解决了将眼睛错误定位到眉毛的问题,速度快而且定位准确。实验结果表明,无论是用于背景复杂的静态图像还是实时人脸检测系统,该算法都能取得很好的定位效果。     

人眼检测技术研究进展

基于计算机视觉的人眼检测研究是人脸识别和视线追踪等技术的关键,具有重大的应用价值,并且对模式识别研究的发展有重要的理论意义。本文通过回顾人眼检测近20年来的主要研究成果,分别根据算法使用的模式识别原理及检测结果提出两种全新的人眼检测分类方法;然后按检测结果分类阐述了各种人眼检测方法的基本思想及其优缺点,并尝试通过不同的分类方法从不同的角度揭示各类算法的本质;最后分析总结了人眼检测研究的发展现状,展望了其应用前景及发展趋势。     

基于点密度优化的以太网眼图参数计算方法

传统以太网眼图参数计算算法是建立在高斯模型点密度统计的基础之上,是在假定眼图累积次数足够多、点分布足够密集、眼图垂直片段上的电压分布具有拟合高斯正态分布等条件下计算而得。当眼图累积的次数较少、点分布不够密集、垂直片段上的电压分布不具有拟合高斯正态分布时,眼图参数计算结果就会存在较大误差。基于此,提出基于点密度优化的以太网眼图参数计算方法,实验结果表明,该方法能较准确地计算出眼图中的眼幅度和上升/下降时间,有效克服了眼图累积次数较少、点分布不够密集对眼图参数计算的影响。     

考虑微动机制与感受野特性的轮廓检测模型

轮廓检测是目标识别中关键的步骤之一。人类视觉系统具有快速和有效地从复杂场景中提取轮廓特征的能力,初级视觉皮层（V1区）的非经典感受野对中心神经元刺激具有抑制特性。传统模型利用该感受野特性,采用圆环形的非经典感受野模板模拟纹理抑制的距离权重,在传统模型的基础上,提出一种引入人眼微动机制的轮廓检测新模型,该模型将圆环形模板按等间隔角度生成八个子模板,由子模板中的相应角度方位区域置换数值模拟眼动机制,通过竞争获得最终抑制权重。实验结果表明,该模型较传统模型具有较高的性能评测指标,在最大程度抑制背景纹理的同时,保留了更多的真实轮廓。     

Stochastic bottom–up fixation prediction and saccade generation

In this article, a novel technique for fixation prediction and saccade generation will be introduced. The proposed model simulates saccadic eye movement to incorporate the underlying eye movement mechanism into saliency estimation. To this end, a simple salience measure is introduced. Afterwards, we derive a system model for saccade generation and apply it in a stochastic filtering framework. The proposed model will dynamically make a saccade toward the next predicted fixation and produces saliency maps. Evaluation of the proposed model is carried out in terms of saccade generation performance and saliency estimation. Saccade generation evaluation reveals that the proposed model outperforms inhibition of return. Also, experiments signify integration of eye movement mechanism into saliency estimation boosts the results. Finally, comparison with several saliency models shows the proposed model performs aptly.     

眼动仪与视线跟踪技术综述

文章在回顾视线跟踪技术的研究历程基础上,定义了视线跟踪的基本概念和参数。分析了六种主要视线跟踪技术原理,比较了每种技术的优、缺点。介绍了眼动仪硬件设备的研制和发展状况,对比了几种主要的眼动仪性能。最后,探讨了视线跟踪数据的处理软件和方法,并对视线跟踪技术的应用前景进行总结和展望。     

基于模糊综合评价的疲劳驾驶检测算法研究

疲劳驾驶是引发交通事故的一个主要原因，对驾驶员疲劳驾驶做出准确、有效的检测和预防，具有重要的社会意义.在研究比较了前人工作的基础上，设计了一种基于机器视觉，图像处理的驾驶员疲劳检测机制.首先将传来的连续帧图像（视频）利用Adaboost算法进行人脸检测，根据人脸"三庭五眼"的分布特征分割出大致的人眼区域.在人眼定位过程中，采用OSTU阈值分割，非线性点运算和积分投影等预处理消除眉毛，并利用模糊综合评价算法对眼睛矩形区域的长宽比、拟合椭圆面积、瞳孔黑色素所占比例这3个影响因子进行分析，判别出眼睛的睁开闭合状态.最后根据PERCLOS原理对驾驶员的疲劳状态做出检测.实验结果表明，所提算法能够准确地判别出眼睛的睁闭状态及对驾驶员的疲劳状态的检测，具有较高的准确性和实用性.