飞行模拟器原型系统导航数据库的构建

为了研究开发高逼真度的飞行模拟器,并为之提供真实可靠的导航数据,提出了飞行模拟器原型系统导航数据库的数据结构要求,即机场、跑道、甚高频全向信标、仪表着陆系统、测距仪系统、中波导航台和指点信标的数据结构要求。结合FlightGear、FS2004模拟飞行导航数据库和真实机场航图,得到了完整可信的导航数据。建立了导航数据库数据结构变换函数,基于Microsoft visual studio.NET,实现了导航数据结构变换,生成了飞行模拟器原型系统可用的导航数据库数据文件,构建了完整的、可信的、数据结构合理的高级飞行模拟器原型系统导航数据库。模拟器程序的运行结果表明,采用的飞行模拟器原型系统导航数据库开发的方法是有效的、可行的。     

坐卧式下肢康复机器人的被动训练控制

考虑到下肢康复机器人很难获得精确、完整的数学模型,而且在建立模型时需要进行合理的近似处理,因此忽略了外部干扰、参数误差、未建模的动态和摩擦等不确定因素,这些原因导致控制性能不佳。基于此提出了一种基于计算力矩法的神经网络鲁棒控制器,通过计算力矩法对标称模型进行控制,RBF神经网络控制器对系统中未知的不确定项进行补偿,而自适应鲁棒控制器则用来补偿神经网络的逼近误差及外部的干扰,从而提高了系统的动态性能和控制精度,并对算法的稳定性进行了证明。通过实验验证,证明了控制算法的有效性,在被动训练时具有较好的轨迹跟踪性能。     

下肢外骨骼研究进展及关节运动学解算综述

随着传感融合、移动计算、智能驱动等技术的发展以及研究者对人体运动中下肢重要生物力学功能认知的逐步深化,下肢外骨骼机器人作为一种与下肢并联,能为穿戴者行走助力的可穿戴智能设备愈发受到世界各研究机构的重视。本文根据下肢外骨骼的用途和结构详细综述了近年下肢外骨骼的研究进展,并借此对下肢外骨骼的未来发展进行展望。并针对下肢外骨骼在实时运动学检测与控制上对小型传感器的迫切需求,提出一种能够用于控制下肢外骨骼的基于惯性测量单元的人体下肢关节运动学测量与解算技术,在基于惯性测量的单自由度关节角度结算上得到较好结果。     

Forward kinematics analysis of parallel manipulator using modified global Newton-Raphson method

In order to obtain direct solutions of parallel manipulator without divergence in real time, a modified global Newton-Raphson (MGNR) algorithm was proposed for forward kinematics analysis of six-degree-of-freedom (DOF) parallel manipulator. Based on geometrical frame of parallel manipulator, the highly nonlinear equations of kinematics were derived using analytical approach. The MGNR algorithm was developed for the nonlinear equations based on Tailor expansion and Newton-Raphson iteration. The procedure of MGNR algorithm was programmed in Matlab/Simulink and compiled to a real-time computer with Microsoft visual studio.NET for implementation. The performance of the MGNR algorithms for 6-DOF parallel manipulator was analyzed and confirmed. Applying the MGNR algorithm, the real generalized pose of moving platform is solved by using the set of given positions of actuators. The theoretical analysis and numerical results indicate that the presented method can achieve the numerical convergent solution in less than 1 ms with high accuracy (1×10⁻⁹ m in linear motion and 1×10⁻⁹ rad in angular motion), even the initial guess value is far from the root.     

利用肌电信号求解关节力矩的研究及应用综述

表面肌电信号(surface electromyography, sEMG)是人体的易于检测的神经信号,其富含大量人体运动信息。利用肌电信号作为输入信号,结合相关生物学模型分析肌电信号同肌肉力和对应关节力矩之间的关系,对于深入理解分析人体动力学具有重要意义。本文详细归纳总结了利用肌电信号求解人体关节力矩方法的研究成果,同时介绍神经肌肉骨骼模型的计算及优化过程,给出部分模型生理参数为之后的研究提供参照,并给出现阶段该方法在人体关节力矩求解中的应用。通过分析该求解过程中所面临的一些问题,总结出该方法的发展展望,为之后的研究提供参考。     

冗余驱动液驱振动台台阵系统内力分析及其抑制方法研究

冗余驱动振动台台阵系统误差不仅会造成单个振动台内力,也会使振动台之间产生台阵内力,这会减小系统的净出力,甚至损坏试件。首先应用冗余驱动并联机构动力学原理,分析冗余驱动振动台台阵系统内力的形成机理;建立台阵系统的内力耦合模型,推导系统的机械安装误差、位移测量误差和伺服阀零偏三种主要误差因素与振动台内力和台阵内力的数学关系式,进而定量地分析上述误差对系统内力的影响机理。然后结合动力学关系得到振动台的内力合成矩阵和自由度广义力合成矩阵,并根据系统内力的形成机理和影响机理,分别设计了比例-积分控制器对振动台内力和台阵内力进行抑制。最后,利用Sim Mechanics软件建立冗余振动台台阵系统动力学模型,结合Simulink软件建立其控制系统模型并进行联合仿真验证。仿真结果表明:该方法对台阵系统内力影响机理分析正确和提出的内力抑制方法能够有效地消除系统内力。