摘要：为了获取柔性关节精确的物理参数,提出了一种基于系统谐振与抗谐振特性的参数辨识方法.首先建立柔性关节的数学模型,利用该模型推导柔性关节的谐振、抗谐振频率特性与待辨识参数的数学关系,然后基于此关系建立误差回归模型,设计实验采集不同负载条件下的输入与输出数据,计算得到系统的谐振、抗谐振频率及幅值,代入回归模型并基于最小二乘法求解参数.最后,通过仿真与实验将本文方法与一般的频域特性拟合方法进行对比,结果表明在含有噪声的情况下本文方法将参数辨识平均精度从75.34%提高到90.35%,方差从25.34%降低到8.07%,验证了所提方法的可行性与有效性.

摘要：针对不同患病程度的脑卒中患者运动意图识别率低的问题,提出了一种适用于不同Brunnstrom等级患者基于表面肌电信号(sEMG)的动作识别方法.首先将所有等级患者s EMG数据进行融合,使用tsfresh库提取特征,然后基于随机森林(random forest,RF)模型筛选特征,并利用筛选的特征训练动作分类模型.进一步,通过研究动作和康复等级的关系,确定了康复评估动作并设计了康复等级自动评估算法.为了验证所提方法的有效性,在24例患者sEMG数据上进行了测试,实验结果表明所提方法能够将9种动作和6类康复等级的平均识别精度分别提升至89.81%和94%.基于所提方法构建的手部康复机器人系统能够实现康复等级自动评估.

摘要：为了便于对介电型EAP驱动器进行优化设计,针对介电型EAP驱动器进行建模是极其重要的。结合弹性大变形理论及Maxwell应力建立介电型EAP材料的机电耦合模型,分析一种可以提高驱动器性能的负刚度预载荷机构,在此基础上建立基于负刚度预载荷机构的锥形介电型EAP驱动器模型。通过对微分代数方程组的求解,分析预载荷机构对驱动器驱动性能的影响,得出特定尺寸的锥形驱动器在不同驱动电压下的电压-位移曲线以及驱动器薄膜中的主延伸率、主应力分布情况,同时给出了锥形驱动器的力-位移曲线。最后将试验结果与理论分析进行比较,给出了导致偏差的原因。结果表明,本文建立的模型可以为锥形介电型EAP驱动器的设计应用提供参考依据。

摘要：针对水下滑翔机载机空投部署和潜艇管式发射部署的应用需求,本文设计了一种新型柔性可折叠翼水下滑翔机。采用CFD数值模拟方法对水下滑翔机不同翼面形变下的升力、阻力与俯仰力矩进行计算,利用最小二乘法拟合得到翼形变与水下滑翔机水动力系数之间的函数关系。基于牛顿-欧拉方程建立柔性可折叠翼水下滑翔机在流体中的动力学模型,通过设定模型中净浮力和重心调节控制参量并改变翼面形变量对锯齿和螺旋两种典型滑翔模式进行仿真。根据仿真实验结果得到了两种滑翔模式下滑翔机运动参数与翼面形变量之间的关系,为后续滑翔机自适应翼形变控制和运动性能优化提供了良好的研究基础。

摘要：针对多旋翼无人机在室内复杂环境下的动态路径规划问题,提出了一种基于高度降维空间环境模型的无记忆回归 A*算法。首先,提出了一种高度降维的空间环境建模方法,将三维空间降到二维,降低了环境模型的复杂度,提高了规划效率。在环境建模的基础上,提出了以全局路径规划结果为基础进行局部动态搜索的思路,并设计了无记忆回归A*算法,即首先使用传统A*算法进行全局路径规划,参考全局规划结果,利用无记忆回归 A*算法对动态障碍物进行避障,避障完成后回归到全局规划路径上。最后利用仿真实验验证了所提方法的有效性。仿真结果表明,在指定环境下所提方法的路径规划时间和路径规划长度较无记忆 A*算法更短,两项指标分别提升了13.8%和41.6%。

摘要：针对肢体残障患者的假肢控制问题,搭建了一种基于s EMG(表面肌电信号)的智能假肢手臂系统,实现手臂残障程度较高患者的手-肘协调控制。首先,基于肌肉协同理论,使用非负矩阵分解(NMF)方法提取肌肉协同作用,并进行手部动作识别以及肘关节的连续运动估计。其次,基于意图识别结果构建“前馈-反馈”控制框架,对受试者进行前馈监督与反馈检测;根据前馈-反馈结果调整期望的控制输入,提高假肢系统的舒适性与鲁棒性。然后,针对手部动作,构建一种自适应调整抓握力度的框架,通过力、位信息交替控制,实现不同刚度、不同形状物体的自适应抓握;对于肘部运动,设计一种基于识别结果的阻抗控制算法,实现手-肘一体化假肢的稳定的人机交互控制。最后,由6名健康受试者、1名手臂残障受试者对以上控制策略进行实验验证,对手臂整体运动实现了较为准确的意图识别,同时也完成了稳定的肘部屈伸以及手部抓取,做到了手-肘的一体化协调控制。最终该套系统在北京2022年冬残奥会实现了应用展示。

摘要：低照度图像会使很多计算机视觉算法的鲁棒性降低,严重影响机器人领域的许多视觉任务,如自动驾驶、图像识别以及目标追踪等。为获取具有更多细节信息以及更大动态范围的增强图像,提出了一种基于多曝光图像生成的低照度图像增强方法。该方法通过分析真实拍摄的多曝光图像,发现不同曝光时长的图像的像素值之间存在线性关系,使得正交分解的思想可以应用于多曝光图像生成。多曝光图像是根据物理成像机制生成的,与真实拍摄图像更为相近。在将原图分解得到光照不变量和光照分量后,通过设计自适应算法生成不同的光照分量,再与光照不变量合成可以得到多曝光图像。最后利用多曝光图像融合方法获取具有更大动态范围的增强图像。该融合结果与输入图像保持一致,最终的增强图像可有效保留原始图像的色彩,自然度高。在真实拍摄的低照度图像公开数据集上进行了实验并与现有先进算法进行对比,结果表明,本文方法得到的增强图像与参考图像之间的结构相似性提高了2.1%,特征相似性提高了4.6%,增强图像与参考图像更接近且自然度更高。

摘要：针对目前国内激光冲击强化设备工业化程度不高的问题,采用固定光路系统结构形式和模块化设计方法,研制了一款激光冲击强化设备。分析了激光冲击强化设备的设计方案、激光光路布置特点以及系统控制方法,并对激光冲击强化设备技术指标进行了测试。保持室温在(22±2)℃以内,设备开机20 min后,输出最大脉冲能量可达25 J,能量波动范围不超过3%,脉宽在16 ns?20 ns之间连续可调,波动范围在-1 ns?1 ns以内,光束的发散角小于2.5 mrad,光束指向波动小于50μrad,重复频率0.5 Hz?5 Hz可调,光路系统的传输效率约为92%,约束层厚度均匀、且流量连续可控。测试结果表明,激光冲击强化设备的各项性能良好。

摘要：为了分析混杂半张量积网络遥操作系统模型的稳定性,先将其转化为脉冲切换系统,然后论证了稳定性.接着以混杂半张量积模型为参考模型,设计了一种非线性模型预测控制器.在预测控制器时延估计补偿中,将网络系统时延分为若干部分,提出先混合高斯、后熵最大化网络传输时延无监督学习的估计方法,从而实现时延的补偿和对远端机器人的控制.最后进行了实验,实验结果表明提出的方法能够满足网络遥操作系统的要求.

摘要：为实现多连杆柔性关节机器人的高精度运动控制,首先对其建立完整的动力学模型,包含了连杆和关节动力学的耦合项、Lu Gre动态摩擦模型和关节回差等因素.然后针对该模型设计带观测器的自适应反步法控制器,对不可测项进行在线估计和补偿.理论分析证明了观测器的收敛性和闭环系统的稳定性.该方法在一个3DOF(degree of freedom)柔性关节机器人上进行仿真,仿真结果验证了观测器的有效性,并表明该控制器能够降低连杆跟踪误差,实现良好的轨迹跟踪效果.