摘要：为获取关节级精确输出力矩值,方便实现机器人关节力控,提出一种内嵌于谐波齿轮的力矩传感器设计方案,可有效减少关节模组设计尺寸及质量.采用四对对称分布的应变片粘贴于柔轮底部,提出一种基于激光打点的精确定位方式,以提高应变片定位精度;同时利用卡尔曼滤波方法降低应变片输出信号中转矩脉动干扰;最后,通过样机试制获得试验测试结果,并推导出柔轮力矩与关节输出力矩关系.经优化设计后,内嵌式力矩传感器静态时均方根误差为1.04%,动态时均方根误差为1.27%,具备测量关节模组末端输出力矩的能力.

摘要：为实现人体运动意图预测,该文提出一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法优化回声状态网络(echo state network,ESN)的模型预测控制(model predictive control,MPC)方法。首先,利用运动捕捉系统获得人体动作运动学信息,通过OpenSim软件反解算获取动力学信息;其次,以动力学信息为输入,运动学信息为输出,构建人体骨骼肌肉系统的ESN模型,并利用PSO算法优化ESN模型的关键参数;同时,将线性化后的ESN模型作为MPC控制对象,通过运动学信息,反优化MPC目标函数,求解目标结果,完成对人体运动意图的预测;最后,通过比较实验验证了所提方法的有效性。该方法对人体运动意图预测及穿戴式机器人控制算法设计等相关应用研究与教学实践具有实际意义。

摘要：设计了一种可穿戴的踝关节外骨骼.在跖屈驱动相,外骨骼帮助抬升脚后跟,增加蹬地力量,实现行走助力.外骨骼由电机提供转矩,经滚珠丝杆减速,输出直线运动.结构设计的带宽为9 Hz,满足正常行走的频率要求.外骨骼控制由转矩环、阻抗环和位置环3个底层控制环构成;单个步态周期中,由一个有限状态控制器来管理底层控制环的运行和切换.在传动装置设计中,使用了串联弹性驱动器技术,使得外骨骼具有反向可驱动性.控制实验表明:人为反向推动外骨骼,电机可以快速回退做出响应.

摘要：主元分析是一种广泛应用的多元统计技术.在处理高维数据时,其结果的统计一致性与物理可解释性难以保证.引入以变量选择为目标的稀疏性约束,可有效缓解上述困难.基于最近10年的研究进展,本文阐述了稀疏性的基本概念和罚函数的设计标准,介绍了经典的稀疏性约束lasso及其多个变种:融合lasso、成组lasso、自适应lasso、弹性网等等.Lasso及其变种均可用作主元分析的约束,构建稀疏主元分析框架,但关键在于如何将稀疏主元转化为凸优化问题并快速求解.本文比较了稀疏主元的多种转化形式:奇异值分解、稀疏回归、低阶秩逼近、罚矩阵分解和半正定松弛.分析了基于最小角回归算法的一般lasso及广义lasso问题的求解方法.此外还初步探讨了函数型数据的稀疏主元分析问题.

摘要：研究人体关节阻抗对仿生机器人阻抗控制策略研究有重要意义。针对前期设计的踝关节阻抗测量装置(impedance detection device for ankle joint,IDDAJ)机械结构复杂及机理法建模难度大,提出了一种基于串联弹性原理和增广上三角分解辨识(augmented upper-diagonal decomposition identification,AUDI)算法的踝关节阻抗估计方法。为降低对IDDAJ驱动单元的性能要求,基于串联弹性原理,将其输入扰动中的大直流分量和动态高频分量分离;为降低建模难度,采用不受模型阶次影响的AUDI算法直接辨识IDDAJ阻抗模型,以获得更加准确的装置阻抗模型参数。根据联合阻抗测量原理,在得到IDDAJ阻抗模型后,采用AUDI算法辨识小腿肌肉不同激活程度下踝关节阻抗模型的参数。结果表明,采用AUDI算法辨识得到的IDDAJ阻抗模型的可靠性高于采用机理法得到的;在小腿肌肉放松状态下踝关节阻抗模型的参数处于同一数量级,踝关节阻抗模型的阻尼分量B、刚度分量K与小腿肌肉激活程度成正相关,这与现有文献中的结果一致。研究结果可为IDDAJ的研制和其他关节阻抗测量方法的研究提供参考。

摘要：针对目前外骨骼助力过程中的运动意图识别问题,设计了一种肌肉张力检测方法,实时获取助力状态下的生物力信息,提高人机感知交互的能力.根据肌肉的弹性特点设计出肌张力传感器,可同步检测预压力和顶柱压力.通过标定实验获得的系列数据,经非线性修正后可估计肌肉硬度.设计出上肢外骨骼,用于肘关节屈伸运动的助力.获取的肌张力信息用作外骨骼控制系统的输入,从实验过程中采集到的肌电信号表明:该系统可有效实现助力,从而证明肌张力检测的原理、结构和计算方法是可行的.

摘要：面向机器人控制,研究数据驱动的中枢模式发生器(CPG),重点探讨力反馈环节的设计,使受控机器人具有自主运动能力的同时,能够适应外界环境变化.基于回声状态网络(ESN)构建CPG模型,通过摄动法,估计出控制向量;根据力/位混合控制的思想,将外力激励转化为位移,作为反馈误差;运用简单控制策略(如PID控制),实现CPG模型的力反馈.运用岭回归方法,将反馈环节内化到ESN的状态中,改变吸引子的形状与位置以平衡外力作用,节省能量.采用开放的运动捕捉数据,算例证实了上述方法是可行的.

摘要：针对现有心电信号采集模块或者装置存在的缺陷,设计一种结构相对简单,性能稳定可靠的便携式心电监护仪,包括电源及充电切换电路、信号调理电路、微处理器及外围模块。该便携式心电监护仪由于采用了合理的电路结构,在实现多通道心电监护时,能有效提高共模抑制比和输入阻抗,不失真地对心电信号进行采集存储和观察,并且能够实现预警功能。

摘要：针对现有心电监护仪存在的不足,设计了一种基于ARM9微处理器和TC35i无线传输模块的便携式心电监护仪。阐述了如何以降低功耗为核心,从软硬件协同的角度设计系统,在Pspice下对模拟电路和数字系统的功耗做了相应仿真。系统不仅能实时监护病人,而且具备无线数据传输和组网功能,有较强的通用性。

摘要：引言随着人们对于儿童成长环境的品质要求越来越高,童车从以往的生活"奢侈品"变成了儿童成长的必需品。但由于童车的功能单一,使用周期短,导致在童车使用中的浪费问题也越来越突出,基于童车设计不合理造成的童车浪费问题,结合可成长型的设计理念,通过继承与变异以及多重功能组合等方式,分析可成长式的设计理念在童车设计中的运用。1.童车设计分类及现状分析童车的使用人群一般是十四岁之前的儿童。