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.     

提高测控技术与仪器专业学生创新能力的探索

测控技术与仪器是一个集光、机、电为一体的宽口径电类专业,不仅涉及的理论知识广泛,而且工程性强,对学生的实践能力要求高.本文介绍了我们在提高测控技术与仪器专业本科生创新实践能力方面所做的一些探索工作,即引导学生开展课外研学,发挥科研优势,吸收本科生参与教师的科学研究,并采用导师制和课题组集体指导方式,提高学生的创新实践能力等.     

单自由度远程康复训练机器人系统设计

构建了一套单自由度主从式远程控制康复训练机器人系统,治疗师通过网络远程监视患者的训练过程,借助主手带动远端患肢进行康复训练;患者在本地接收治疗师指令,在从手牵引下进行康复训练;通过Socket网络编程技术实现主从端通信;采用变系数控制实现治疗师对患者的运动控制.实验表明,治疗师可以通过主手驱动从手运动,从而带动患肢进行康复训练;相关实验数据得到记录以便后期分析;分析表明远程康复训练机器人系统具有可行性,为临床应用奠定了基础.     

机器人触觉传感技术研发的历史现状与趋势

触觉是机器人实现与外部环境直接作用的必需媒介．相对其它机器人传感技术触觉传 感技术已明显落后．本文从总体上简要回顾触觉传感技术研发历程，分析指出其中的不足与 主要原因．在简述目前触觉传感技术研发的现状后，介绍分析机器人技术发展的新趋势及随 之而来的触觉传感技术发展趋势．对今后触觉传感技术的研发提出我们的见解．     

一种基于多特征聚类的粒子滤波跟踪算法

提出了一种基于多特征聚类的粒子滤波目标跟踪算法.针对目标描述特征的多样性、特征分布描述方法的差异性及特征空间结构的任意性,提出将目标模型多特征表示统一在聚类计算框架下.算法利用基于均值移动的特征空间分析方法来自适应地计算任意结构特征空间中的聚类,在聚类的基础上提出了一种高效准确的目标概率密度估计方法来表示目标模型.利用核密度估计相似度量方法计算参考目标与候选目标的距离,作为粒子滤波系统观测的重要信息.提出了改进的粒子传播模型,有效提高粒子利用率.在大量真实序列图像上,使用LUV颜色特征与LBP纹理特征进行了目标跟踪实验.实验结果表明,提出的算法能获得较高的跟踪精度、鲁棒性强且满足实时性要求,与一些其它典型的算法相比,整体跟踪性能更好.     

一种视觉引导的作业型飞行机器人设计

针对作业型飞行机器人执行抓取、投放等作业任务时飞行机器人与被抓取目标之间难以相对定位的问题,提出了一种视觉引导的作业型飞行机器人设计方法.首先,介绍作业型飞行机器人系统的整体机构设计,建立飞行器和空中作业装置的运动学和动力学模型.然后,根据针孔成像模型,在ArUco标记尺寸已知的前提下,通过机载的单目摄像头检测被抓目标上的ArUco标记,利用n点透视(PnP)算法解算摄像头位姿,进而利用摄像头位姿信息对飞行器和作业装置进行分级控制.最后,通过静止实验和户外悬停实验验证了位姿估计算法的有效性,并通过自主抓取直径2 cm、质量100 g的管状物体进一步验证视觉引导的有效性和合理性.     

嫦娥一号激光高度计在轨月球高程数据测量不确定度研究

对嫦娥一号激光高度计月球表面在轨高程探测数据进行了误差分析处理和不确定度评定研究。首先,选择了月海平坦地形区域的激光高度计高程数据;然后分析了主要的探测不确定度来源,建立了相应数学模型;最后采用了蒙特卡洛方法(MCM)进行了不确定度评定研究,给出了某些月海区域高程探测不确定度评定结果,并与测量不确定度表示指南方法(GUM)进行对比。研究结果表明:MCM评定方法与GUM方法结果基本一致;处理结果也能和其他月球探测结果进行对比研究,希冀对月球及空间环境有更多、更新的发现。     

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。     

面向机器人标定的单激光跟踪仪顺序多站式测量系统建模与分析

为实现大型串联工业机器人的高精度标定,搭建了一种单激光跟踪仪的顺序多站式测量系统。该系统仅需单台激光跟踪仪,先后在不同的基站位置对工业机器人的末端位置进行独立测量,并基于多边测量方法计算机器人的末端位置。计算过程中仅需激光跟踪仪的距离信息,有效地优化了末端位置的测量不确定度。首先,建立了该测量系统的仿真模型,深入地分析了测量点的数量与分布形状、测量距离以及工业机器人定位精度等因素对系统测量精度的影响;然后,依据分析结果确定单激光跟踪仪顺序多站式测量系统的搭建方案。实验结果表明:该系统在2.5 m距离上的测量误差仅为0.023 mm,优于激光跟踪仪的测量精度,满足大型串联工业机器人参数标定的测量精度要求。     

基于LeapMotion的个体化手部建模与实时交互

虚拟人手的实时建模是以人机交互为核心的VR/AR系统中的重要技术难点，传统的基于LeapMotion的手部跟踪视觉反馈仅展示骨架动画信息，缺少应用演示的真实感。由此，提出了一个快速高效的个体化手部建模与实时交互系统，重点阐述了该系统的的工作原理以及算法。以含有骨架信息的静止手模型为模板，使用LeapMotion跟踪用户手的骨架数据作为输入，提出了基于骨骼尺寸的手部模型自动个体化建模算法。提供了一种基于不完整骨骼运动数据的线性蒙皮技术的改进算法，可快速计算不同手部姿势下骨架之间的变换矩阵，动态更新虚拟手的姿势。实验结果表明，此系统在实验的硬件平台上运行速度可以达到60 f/s，误差稳定在4 mm以内，能为人机交互任务实时提供真实可靠的视觉反馈。