前臂假手仿人手指机构分析与综合

本文阐述了作者进行肌电控制前臂假手机构分析和人手运动轨迹模拟实验研究成果。文章所讨论的方法可以作为假手手指机构设计的基础,并可为进一步研究假手机构动力学和性能评价提供必要的资料。此外,它还可以用于机器人手机构研究领域。     

生物体模态测量与仿真

本文在分析生物体形状CAD/CAM系统的基础上,以假手模型为例,研究了其中的形状测量和形状处理两大部分,阐明了微平面近似法,自适寻的法和微观插值法的基本原理,结合生物体形状的特性,提出用点位测量方式测量生物体形状的方法,以及用累加弦长三次参数样条对测量点进行插值的算法.并在 TEK4109图形终端上重建了假手模型的形状.本研究对整形外科、康复医学工程、生物医学工程中的生物体模态测量与仿真,几何造型的三维重建,假肢接受腔与辅助器的设计制造及评价都有参考价值.     

基于表面EMG功率谱和BP网络的多运动模式识别

结合功率谱比值法和BP神经网络提出一种基于表面肌电信号（EMG）的多运动模式识别算法．该算法首先根据表面肌电信号功率谱的特点，提出一种有效的特征提取算法——功率谱比值法；然后将功率谱比值特征作为BP神经网络的输入向量，实现对伸腕、屈腕、张开、合拢四种动作模式的识别，该识别结果可为肌电假手的多种运动模式提供仿生控制的信号源．实验结果表明，该方法对同一健康受试者四种运动模式的识别成功率平均达到95％，而对不同的健康受试者的识别成功率平均达到85％．     

基于弹性铰链的仿人型肌电假手设计

截肢患者需要外形与人手相似、重量轻、体积小,并且具有人手大部分抓取功能和适当操作功能的假手,基于对人手骨骼结构和功能的分析,提出了一种仿人型肌电假手设计.该假手具有5只手指和4个自由度,分别由4个独立的驱动器进行控制;手指的关节基于弹性铰链进行设计,相邻的指骨间通过螺旋弹簧连接;除拇指外,每只手指均为单自由度,关节之间的运动通过腱驱动耦合实现;驱动系统设计安装在手掌内,具有紧凑的结构,对各个手指的运动灵活控制.通过对手指的运动学分析以及对假手功能的模拟证实,该假手能够实现日常生活中大部分的手势和抓取功能.     

拟人全臂假手逆向建模及运动模拟

应用三维造型软件CATIA对人体手臂点云进行逆向造型,满足了上假肢外观美容的要求。同时对建立的拟人全臂假手进行运动分析及运动控制算法研究,在CATIA/DMU Kinematics模块下进行运动模拟,为上假肢的运动方案和运动轨迹设计奠定基础。     

假手多指抓取的动态力优化仿真

为完善假手康复训练系统,构建基于虚拟仪器的信号采集及多指抓取控制平台。该平台采用虚拟现实建模语言(virtual reality modeling language,VRML)组建分布式虚拟环境,基于多通道肌电信号,采用支持向量机预测抓取模式,通过骨骼算法确定复杂曲面接触条件下的接触点及法线方向。采用非负线性组合算法求取接触力初值,结合梯度流算法实现抓取力的动态优化,通过仿真实验验证其可行性。结果表明,骨骼算法用于抓取点计算,结果准确,动态力优化算法计算效率较高,且易于集成。     

基于肌电复杂度和支持向量机的比例控制假手

为了提高肌电假手模式识别和速度比例控制准确率,提出一种基于肌电复杂度特征和支持向量机的比例控制假手方法.提取能够表征动作复杂度的Lempel-Ziv复杂度和平均功率作为表面肌电特征,输入支持向量机,对握拳、伸拳、腕伸及腕屈四个动作进行识别,同时通过三次样条插值方法对动作过程的肌电平均功率和动作速度进行拟合,实现假手的速度比例控制.实验表明:该方法取得了94.18%的动作模式平均识别率和8%以内的比例控制误差.     

具有触滑觉功能的肌电假手

研制了一种可以感知触滑觉的智能假手.传感器采用有机压电(PVDF)材料为敏感元件,在传感器外表面贴有点阵状结构的橡胶表皮.当假手接触到物体时,传感器产生一个阶跃响应;当物体滑动时,导致点阵状结构表皮振动,产生交变的滑动响应信号.这样传感器可以检测并判断出触觉和滑觉信号.这种利用交变压电信号来判断滑动的方法,简单易行,反馈实时性高.实验表明,安装有这种传感器的假手可以安全地握取易碎或者比较柔软的物体,克服了传统假手的弊端,提高了仿生性能.     

拟人多关节假手位置控制参量算法的研究

多关节机械手广泛用于工业、国防、宇宙和海洋开发、医疗卫生等方面。拟人多关节全臂假手是用于截肢者的一种机械手。在本文中,利用座标变换矩阵对假手进行了各关节运动参数的求解,推出了一套作为该假手位置控制变量——各关节转角的计算式。此外,本文又运用简易位置控制算法——空间单元法来代替上面所推导的、复杂的间接位置求解公式,对控制变量进行简化计算,以克服实时控制障碍。本文所讨论的方法,可适用于其它各种用途的机械手。     

意大利：智能假手

意大利研究人员最近期开发出一种新型智能假手，由神经系统控制假手，以提高患者使用假肢的效率和舒适度。传统假肢通常依赖于肌肉运动实施操控。如果使用者肌肉力量有限，可能无法使用假肢或只能使用假肢的少部分功能。在比萨市的圣安娜巴尔德拉研究中心，研究人员把新型智能假肢称作“电子手”。与传统假肢不同，“电子手”真正模拟手的运动方式，借助于安置在手臂内的电极由使用者自身神经系统实施控制。     

一种分析并联机器人位置正解的高效算法

以 6 - SPS型并联机器人为例 ,提出一种求解并联机器人位置正解的逐次逼近法 .该方法以瞬时速度方向作为每一次逼近的运动方向 ,因此能够快速地以任意精度逼近所求的位姿 .     

并联机器人位置空间分析的几何法

结合６－ＳＰＳ并联机器人的结构特点，在考虑主动副运动范围和从动副结构约束情况下，提出了上平台位置空间分析的一种几何方法。该法可直接获得三维位置空间的边界曲面方程从而可方便地绘出位置空间各截面形状。     

冗余度空间机械臂的动力学与优化控制

利用多体系统动力学方法导出冗余度空间机械臂的动力学方程，利用动力学优化控制规律，以最小关系速度为目标，讨论了冗余度空间机械臂追踪惯性空间期望轨迹的控制问题，通过仿真计算，表明控制规律的有效性。     

Error Analysis and Distribution of 6-SPS and 6-PSS Reconfigurable Parallel Manipulators

<正>Introduction Accuracy is a vital performance index for parallel ma-nipulators which is influenced by several factors, in-cluding errors in the drive cell, assembly errors, manufacturing errors, and the structural design. The large number of components in parallel manipulators     

Global optimization of manipulator base placement by means of rapidly-exploring random tree

Due to the interrelationship between the base placement of the manipulator and its operation ob-ject , it is significant to analyze the accessibility and workspace of manipulators for the optimization of their base location.A new method is presented to optimize the base placement of manipulators through motion planning optimization and location optimization in the feasible area for manipulators. Firstly, research problems and contents are outlined.And then the feasible area for the manipulator base installation is discussed.Next, index depended on the joint movements and used to evaluate the kinematic performance of manipulators is defined.Although the mentioned indices in last section are regarded as the cost function of the latter,rapidly-exploring random tree ( RRT) and rapidly-ex-ploring random tree*( RRT*) algorithms are analyzed.And then, the proposed optimization method of manipulator base placement is studied by means of simulation research based on kinematic per-formance criteria.Finally, the conclusions could be proved effective from the simulation results.     

基于动态滑模控制的移动机械臂输出跟踪控制

为实现移动机械臂的输出跟踪控制，设计了一种动态滑模控制器．文中首先给出了包括驱动电机动态特性的移动机械臂简化动态模型，然后通过微分同胚和非线性输入变换将系统分解为4个低阶子系统，并给出了用于移动机械臂输出跟踪的动态滑模控制器的设计方法．仿真结果表明，所设计的动态滑模控制器不仅能很好地跟踪给定轨迹，而且能有效地削弱滑模控制系统的抖振．     

空间操作臂的高效率动力学建模方法

为了减轻在无外力情况下,空间操作臂系统的操作臂与载体之间的动力学耦合作用,结合增广体、虚拟操作臂及动力学等价操作臂理论,将系统转化为一个具有等效运动学及动力学的基座固定的操作臂系统,使得固定基座操作臂系统的建模方法可以直接应用到空间操作臂系统中,将高效率动力学建模方法空间算子代数理论应用到空间操作臂系统建模中,从而解决空间操作臂系统动力学建模复杂及效率不高的问题,易于计算工作空间,为实时控制奠定了基础.     

三角平台并联机器人奇异位形研究

介绍一种并联机器人奇异位形分析计算的新方法 .该方法以动平台瞬时运动为基础 ,建立奇异位形条件 ,从而获得简化的奇异位形判别方程式 ,以三自由度三角平台并联机器人为例对这一问题进行研究 .     

三维编织复合材料构件机器人优化设计

用有限单元法建立三维编织复合材料构件机器人的动力学模型 ,并用数值积分法求解执行件端点动态响应 通过构件材料阻尼的极大优化 ,显著地减短机器人执行件端点的残余振动时间 图 2 ,表 1,参 5     

避免关节限制的机器人冗余分解方法

对几种主要的机器人运动学冗余分解方法进行了总结,指出了每种方法的优点及存在的问题;介绍了基于优化的任务扩充方法并讨论了这一方法的关切限制避免问题,通过一实际的四自由度平面机器人的仿真,比较了梯度投影法和任务扩充的方法。