“机器人”引发的创意产业狂欢

机器人是具有人体部分器官功能的自动机器,按照应用领域和技术特点,其主要分为工业机器人与服务机器人.工业机器人是应用于生产制造领域的机器人,是制造业智能化的核心部分;服务机器人则分为专用、家用两种.专用机器人又名“特种机器人”,专门从事军事、公共安全、勘探、航空、医疗等专业工作;家用机器人则主要指康复、家务、娱乐类机器人,具有医疗、助老助残、教育、娱乐等功能.     

我国企业实施绿色包装战略迫在眉睫

绿色包装是指对生态环境和人体健康无害、无环境污染、能循环和再生利用,可促进持续发展的适度包装.我国目前的包装现状不能令人满意,突出表现在回收利用率低、过度包装、包装工业落后而且不平衡、包装安全存在问题等方面.政府、企业和消费者在实施绿色包装战略方面有许多工作要做.     

基于MATLAB/Stateflow的助老服务机器人逻辑控制仿真

助老服务机器人是一种可以为老年人提供助行、陪伴和护理等日常服务的机器人.该文提出了一种具有助行和护理功能的助老服务机器人并对其总体结构进行了设计.根据助老服务机器人的功能特点将其划分为行走、取物、人体监测和语音交互4种工作模式.基于MATLAB/Stateflow图形化设计与开发工具对助老服务机器人的主要功能模块进行逻辑建模与仿真.仿真结果表明,该控制模型可以模拟助老服务机器人的实际工作过程,为助老服务机器人控制系统的设计与实现提供了理论依据.     

人体下肢康复训练机器人及其造型设计

为帮助中风后的病人、下肢运动功能弱的老年人、事故或灾难造成的人体下肢运动障碍等的人群进行行走能力的恢复,设计了一种针对人体下肢运动功能恢复的康复训练机器人,解决了智能康复辅具的不足问题.该康复训练机器人由机构、控制系统和安全系统构成,并集成了多种传感器,可实时伴随训练人士,通过人机交互系统实现自动向前、左右转弯和防摔倒等功能.实验表明该系统操作简单,可靠性高.开发了两代下肢康复训练机器人,第一代康复训练机器人已在医院得到了初步应用.对文中讨论的第二代康复训练机器人在造型和局部功能方面进行改进,给出了康复训练机器人的造型设计方案.      

基于Petri网的高速机器人果奶包装生产线设计方法

针对国内饮料行业产品包装生产线升级换代的问题,提出了一种以高速搬运机器人为核心的新型果奶包装生产线设计方法.首先,基于果奶包装生产线的工艺分析,提出用机器人代替人工的新型生产线布局形式;其次,利用Petri网技术建立了该生产线模型,并基于不变量的方法分析了生产线系统的可达性、安全性、无死锁性;最后,在实验测得各个工作站作业时间的基础上,利用EM-Plant软件对生产线进行了仿真.分析和仿真结果表明,采用机器人的新型果奶包装生产线方案可行且有效.     

人体下肢运动协调模型

人体在行走、奔跑等运动时,在运动神经中枢的支配下,下肢运动存在一定的协调关系.这种协调性是生物进化和后天学习的结果,它使人体运动更加灵活、高效.研究健康人体的下肢运动协调性对于中风病人的康复治疗、足式机器人的步态规划、外骨骼机器人等助力设备的人机协同控制等领域具有重要意义.目前人体下肢协调性的研究仍比较初级,多停留在现...     

基于运动相似性的仿人机器人上阶梯行走研究

提出了一种基于运动相似性的仿人机器人上阶梯行走设计方法.定义了人体与仿人机器人运动相似度,分析了时空协调特点及控制方法,从人体运动图像捕获与处理、相似性运动控制和约束与优化控制等方面提出了仿人机器人相似性动作规划系统;以仿人机器人相似性上阶梯行走为例,通过双腿支撑相与单腿支撑相划分了关键姿势与基本子相;同时,为解决固定的相似性运动轨迹难以满足可变环境的问题,根据实际阶梯参数设置了仿人机器人运动学约束、关节运动角度幅度约束以及零力矩点约束.实验结果表明该方法可以有效地实现仿人机器人相似性上阶梯行走.     

体内微型医用机器人

依据不同的人体环境中体内微型医用机器人不同的驱动机制,综述体内微型机器人国内外研究现状,包括仿生物游动（泳动）驱动、特殊机械机构驱动、体外特殊场（磁场、超声波场等）驱动、胶囊类内窥镜微型机器人;分析目前体内微型机器人驱动机制在运动控制、手术安全存在的问题,讨论体内微型医用机器人关键技术：尺寸微型化、驱动机制、精确控制系统和能量供应等.探讨体内微型机器人在临床疾病诊断、体内手术的应用前景和发展方向.     

基于动捕系统的机器人步态规划与实验研究

目的 针对机器人行走时髋关节高度与人体髋关节变化规律不相符的现象,提出一种模仿人类步行的步态规划方法,以增强机器人运动的拟人性,减少能耗损失,增强行走稳定性.方法 将动捕系统采集的人体步行数据进行递推平均滤波和savgol_filter函数预处理后得到人体步行样本;对人体步行样本进行几何缩放后生成机器人步行样本,从中提...     

气动人工肌肉驱动仿人肩关节机器人的设计及力学性能分析

柔索驱动球关节机器人采用柔索替代连杆作为机器人的传动元件,结合了并联机构和柔索传动的优点. 文中提出了一种新型带有万向球轴承的仿人肩关节并联机器人,它由多支气动人工肌肉驱动,由于万向球驱动机构的引入,机器人可实现空间的三维转动. 介绍了该机器人的机构构型,并对其进行了力学性能分析. 该机器人的运动范围及负重能力达到并超过了人体肩关节性能指标的1/2. 相比其他并联机器人,该设计具有结构简单、旋转范围大、输出力矩大等特点.      

一种空间3自由度并联机器人的工作空间和转动能力分析

研究一种空间3自由度并联机器人(HANA)的工作空间和转动能力.该机器人由定平台、动平台和三个连接支链组成,其动平台相对于定平台具有2个移动和1个转动自由度.该机器人具有以下特性:工作空间内无奇异;单自由度铰链结构和高转动能力.其具有显式封闭解的运动学反解有利于用几何方法表达其工作空间.文中首先分析其定姿态和可达工作空间;然后定义了一种评价转动能力的性能指标,并用该指标详细考查了该并联机器人的转动能力特性;最后得出了转动能力性能指标在其工作空间内的分别,这有助于进一步了解该机器人在工作空间内每一点的转动能力.该并联机器人可以广泛地应用在工业机器人、飞行模拟器、微型机器人和并联机床等行业.     

脉动流场中血管微型机器人的运行研究

研究一种应用于人体血管的新型螺旋式微型机器人.利用机器人机体内外表面不同旋向的螺旋槽和在液体环境中不同转向的高速旋转,实现机器人的悬浮式快速运行.在模拟人体主动脉的脉动流场环境下,运用计算流体力学(CFD)方法数值研究螺旋机器人在一定的运行速度下,机器人内外螺旋的轴向驱动力、轴向力矩以及机器人对血管壁的压力,并且分析机体的内外转速和机器人运行速度对机器人轴向驱动力和血管壁所受压力的影响.研究结果表明:血管壁所受最大压力和机器人内外螺旋轴向驱动力变化基本和血流速度变化趋势一致,机体外螺旋所受轴向力矩为负值,机体内螺旋所受轴向力矩为正值;随着机体内外转速的增加,血管壁所受最大压力和机器人的轴向驱动力都随之增大,机体外螺旋转速的增加更有利于机器人轴向驱动力的增大;随着机器人运行速度的增大,机器人轴向驱动力先增大,当运行速度达到一定值时,机器人轴向驱动力又随之减小.实验证明这种螺旋机器人可以在顺流和逆流的流体环境中运行.     

基于深度学习进行动作模仿的舞蹈机器人

为了增强智能机器人的人机交互性,探索了人类对图像的认知理解过程在机器人上的实现方案.以舞蹈机器人作为研究对象,将舞蹈的视频信息作为输入,利用深度学习方法对视频中的人体姿态进行估计,得出人体的关键点位置坐标;再利用机器人逆运动学计算求解得到机器人各关节角度值,调整下半身关节角度值来保持机器人的平衡.最终在优必选Alpha ebot人形机器人上进行了实验.结果表明该系统可通过分析RGB图像对画面中的动作进行模仿,提高了机器人舞蹈的灵活性与交互性.     

新型医用微型机器人特性参数的研究

提出了一种新型的医用微型机器人,进入人体时,不和人体发生直接接触.通过建立机器人和环境的数学模型,利用有限元方法求解其中的N-S方程,得出肠道中微型机器人的各种主要设计参数与机器人的驱动力和形成的最小润滑膜厚度关系曲线.分析了特性参数对机器人运行时驱动力的影响,实验测试了机器人在不同黏度的黏液下运行的速度,最后讨论了机器人的设计准则.     

基于人体姿态信息的下肢康复机器人运动控制技术

针对下肢运动功能障碍患者术后康复训练辅助设备的跟随控制问题,本研究提出一种基于人体姿态信息的下肢康复机器人运动控制方法。根据康复机器人的结构特性和功能要求,建立机器人运动数据信息采集系统和下肢康复机器人的运动学模型;构建机器人平台上的人体姿态行为信息采集传感器系统,通过分析位移传感器所采集的数据,得到表征人体姿态行为变化的相关信息,经上位机计算生成康复机器人的期望跟随速度;同时,基于模糊PID控制算法设计了跟随控制器。通过仿真和实验验证该控制算法能够有效减小机器人实时跟踪使用者运动过程中的误差,实现康复机器人对人体运动姿态良好的跟随效果。     

路面随机激励下康复机器人轮椅的抑振解析

为了有效抑制随机路面激励下康复机器人轮椅的振动,提出了一种抑制参数解析优化方法.将康复机器人轮椅的坐垫及轮胎视为具有刚度和阻尼的减振元件,建立了人体-机器人轮椅垂向振动模型;以路面不平顺随机激励作为振动模型的典型输入,推导了人体振动加速度频响函数及方均根响应解析式,并提出了振动响应系数,进而揭示了轮胎减振系统阻尼比及坐垫减振系统阻尼比对频响函数及响应系数的影响规律;基于响应系数,创建了人体-机器人轮椅抑振参数的解析优化模型.结果表明,通过解析优化模型所得坐垫及轮胎最优阻尼与数值模拟优化结果的相对偏差分别为0.3%和0.6%.模型的正确性通过实例优化及数值模拟得到了验证.     

可穿戴机器人研究进展:材料学角度

 随着机器人技术的迅猛发展,可穿戴机器人作为一种可将人类智力与机械系统有机结合的智能设备,成为机器人领域新的研究热点。可穿戴机器人涉及机械、电子、生物等多学科领域知识,在人体功能增强、残疾人运动辅助、工业生产和军事侦察等方面有着广阔的应用前景。随着新材料的不断涌现以及控制算法的完善,可穿戴机器人的性能也在不断改进,并在生物医学及其他领域发挥着越来越重要的作用。本文从材料学革新角度出发,通过对现有可穿戴机器人的驱动方式和人机交互系统进行分类,从这两方面介绍可穿戴机器人的研究进展,剖析其中的机器和材料的工作与控制机制,并对其未来的应用前景做出展望。     

基于专利文献检索的我国伺服电机发展浅析

伺服电机是伺服系统中控制机械元件运转的发动机,以其优越的控制速度、位置精度等性能,已经广泛应用于对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求较高的领域,如机床、印刷设备、包装设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等。     

基于迭代学习控制算法的下肢外骨骼机器人跟随特性

目前下肢外骨骼机器人存在的运动控制算法追踪人体髋关节和膝关节期望轨迹时存在误差,从而导致人机系统随动性能差。因此,提出迭代学习控制算法追踪人体髋关节和膝关节期望轨迹。首先,结合人体下肢结构分析,建立下肢外骨骼机器人动力学模型;其次,基于迭代学习控制算法建立下肢外骨骼机器人随动控制模型;最后,利用Matlab软件设计指数变增益闭环D型运动控制系统,分析收敛速度与谱半径的关系,追踪得到人体下肢髋关节和膝关节期望轨迹。仿真结果表明该算法能够有效提高下肢外骨骼机器人步态轨迹跟踪精度,提升人机系统随动性能。     

基于迭代学习控制算法的下肢外骨骼机器人跟随特性研究

目前下肢外骨骼机器人存在的运动控制算法追踪人体髋关节和膝关节期望轨迹时存在误差,从而导致人机系统随动性能差。因此,本文提出迭代学习控制算法追踪人体髋关节和膝关节期望轨迹。首先,结合人体下肢结构分析,建立下肢外骨骼机器人动力学模型;其次,基于迭代学习控制算法建立下肢外骨骼机器人随动控制模型;最后,利用Matlab软件设计指数变增益闭环D型运动控制系统,分析收敛速度与谱半径的关系,追踪得到人体下肢髋关节和膝关节期望轨迹。仿真结果表明该算法能够有效提高下肢外骨骼机器人步态轨迹跟踪精度,提升人机系统随动性能。