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.     

基于动物胡须特征的触觉传感器

通过综合机器人领域中常见的接近觉和滑觉的结构特点,根据仿生学的原理,设计出一种同时具备接近觉和滑觉功能的触觉传感器,该传感器突出的特点是仅用一根触须就完成了接近觉传感器和滑觉传感器的双重功能,利用它可以监测机械手指与被抓物体之间是否产生滑动和分离的现象。对该系统进行了实验,验证了方法的正确性和有效性。     

基于滑觉功能的机器人多指手稳定抓取方法

提出机器人多指手滑觉功能的一种实现方法和基于滑觉功能的机器人多指手力反馈控制方法。机器人多指手的滑觉功能是通过检测力觉传感器输出的变化而实现的,而通过将滑觉判断与力反馈控制相结合,并在力反馈控制系统中引入分级模糊控制的思想则可以使机器人多指手在实现滑觉功能的同时完成对物体的稳定抓取。     

接近觉传感器的研究现状和发展趋势

接近觉传感器在机器人实现目标的识别、定位与跟踪，以及运动中的避障等各种智能中发挥着重要作用。通过机器人能够感知到与对象物之间的接近程度，从而实现无冲击接近，避免碰撞和抓取操作。文中介绍了接近觉传感器的工作原理和研究现状，并列举了部分应用实例。结合现代传感器的发展，对接近觉传感器的发展趋势作了分析。     

焊缝自动跟踪技术

焊缝自动跟踪是由传感器、调节器、执行机构三个部分组成的闭环反馈系统，其中传感器是关键也是难点，传感器的基础研究涉及了电磁、光学、气压等传感理论。电磁传惑器的焊缝自动跟踪系统，在生产实残过程中不断得到改进，开发了一种新型的焊缝自动跟踪控制设备，对设备的功能、工作原理及试验结果作了较详细的阐述。     

集成化接近觉传感器研究

根据声波反射和电场感应的原理设计了集超声测距和电容式接近觉检测及多传感器信息融合为一体的集成化接近觉传感器。提出了变阈值超声回波时间测量方法和利用电容阵列检测机器人末端执行器与被测物体接近度的方法，给出了传感器信息融合的结构。     

透光脉动检测传感器检测特性研究

介绍了透光脉动这种新型的光电检测技术的检测原理以及透光脉动传感器的工作原理 研究了透光脉动传感器在常规浊度水混凝过程中的检测特性,提出了透光脉动混凝投药控制系统的模糊自适应控制方式     

高精度故障电弧检测多传感器数据融合算法

 由于故障电弧的物理特性复杂, 且电路中存在与故障电弧波形相似的负载, 因此传统 检测故障电弧的方法误判率较高. 提出了一种多传感器数据融合算法, 用于提高故障电弧的检测精度. 该算法包括自适应加权融合算法和神经网络融合算法, 实现了对温度传感器、声音传 感器和弧光强度传感器所获取的传感信号的数据融合. 自适应加权融合算法克服了单个传感 器的不确定性, 实现了同质传感器中故障电弧特征的提取, 为神经网络融合算法提供了精确的测试样本数据; 神经网络融合算法可自行调整各类异质传感器的权重, 使故障电弧的辨识率更高. 实验结果表明, 该算法可有效提取故障电弧的特征, 辨识精度超过98%, 实现了高精度的故障电弧检测.     

无速度传感器直接转矩控制系统的仿真研究

在深入研究异步电机直接转矩控制的基础上，提出了基于模型参考自适应方法的速度辨识器，并将之改进。仿真结果证明，应用该速度辨识器的无速度传感器的直接转矩控制系统具有较好的动态性能。     

共振型传感器用于爆震闭环控制系统的研究

目的　设计一种爆震闭环控制系统,在保证汽油机不发生爆震的前提下,使爆震闭环控制系统更好地发挥汽油机的动力性和经济性。方法　用共振型传感器和峰值保持电路检测爆震,采用两参数点火提前角调节方法构成一个爆震闭环控制系统,并通过试验优化爆震基准。结果与结论　试验结果表明,该闭环控制系统软硬件设计合理,控制方案可行,用该系统可使汽油机的动力性和经济性得到改善。     

汽车质心侧偏角观测器试验验证

提出了一种综合运动学和动力学模型估算车辆质心侧偏角的方法。引入非线性因子表征车辆的非线性状态程度,在此基础上提出了一种简化的非线性轮胎侧向力计算方法,考虑轮胎侧偏刚度补偿,基于单轨模型建立Kalman滤波器实时估计出车辆质心侧偏角。搭建基于轮速传感器、侧向加速度和横摆角速度组合传感器、方向盘转角传感器、MicroAutoBox和GPS系统的试验验证系统,在高附着路面条件下进行蛇形操纵和双移线操纵试验。试验结果表明:所设计的估计算法能在一定程度上反映车辆的实际状态,实时性和估计精度能满足稳定性控制系统的要求。     

基于CFFCA的全驱动五指灵巧手抓取研究

为精确控制灵巧手对目标物体的抓取,针对灵巧手对目标物体的抓取控制实时性不高的问题,设计了全驱动五指灵巧手试验样机DH-MN-I。分析了单根手指的正运动学与逆运动学,提出了接触力反馈控制算法( CFFCA: Contact Force Feedback Control Algorithm) ,利用压力传感器的反馈值,实时控制灵巧手和目标物体之间的接触力,并且详细描述了灵巧手的强力抓取和精确抓取两种抓取模式。在全驱动五指灵巧手试验样机DH-MN-I 上的实验证明,在两种抓取模式下该算法对两种尺寸的目标物体实现抓取控制是可行的。利用提出的接触力反馈控制算法可控制全驱动灵巧手和目标物体之间的接触力,实现灵巧手对不同大小的目标物体的稳定抓取操作,实验结果表明,该算法实时性较好,有很高的灵巧性,具有应用价值。     

A neuronal mechanism for sensory gating during locomotion in a vertebrate

The response of the foot to touch during walking depends on whether it is in the air or on the ground. In most animals, reflex responses to external stimuli are similarly adapted to their timing in the locomotor cycle, but there is only fragmentary information about the neural mechanisms involved. In arthropods, reflex modulation can occur in the sensory receptors themselves and in neurons that discharge during locomotion. By recording with dye-filled microelectrodes from neurons in the spinal cord of frog embryos, we describe reflex modulation at the level of sensory interneurons. Sensory inputs from skin receptors excite a specific class of spinal sensory interneuron whose activity leads to reflex bending of the body away from the stimulus. During swimming, these inputs are gated by rhythmic postsynaptic inhibition, so that sensory drive reaches motor neurons only at phases in the locomotor cycle when the resulting contraction would likewise turn the embryo away from the stimulated side. Such gating of sensory pathways could be a general feature of all locomotor systems where responses to sensory stimuli need to be adapted to the phase of locomotion.     

Decoding grasp movement from monkey premotor cortex for real-time prosthetic hand control

Brain machine interfaces (BMIs) have demonstrated lots of successful arm-related reach decoding in past decades, which provide a new hope for restoring the lost motor functions for the disabled. On the other hand, the more sophisticated hand grasp movement, which is more fundamental and crucial for daily life, was less referred. Current state of arts has specified some grasp related brain areas and offline decoding results; however, online decoding grasp movement and real-time neuroprosthetic control have not been systematically investigated. In this study, we obtained neural data from the dorsal premotor cortex (PMd) when monkey reaching and grasping one of four differently shaped objects following visual cues. The four grasp gesture types with an additional resting state were classified asynchronously using a fuzzy k-nearest neighbor model, and an artificial hand was controlled online using a shared control strategy. The results showed that most of the neurons in PMd are tuned by reach and grasp movement, us- ing which we get a high average offline decoding accuracy of 97.1%. In the online demonstration, the instantaneous status of monkey grasping could be extracted successfully to control the artificial hand, with an event-wise accuracy of 85.1%. Overall, our results inspect the neural firing along the time course of grasp and for the first time enables asynchronous neural control of a prosthetic hand, which underline a feasible hand neural prosthesis in BMIs.     

半挂汽车列车液压再生制动与ABS协调控制研究

为了保证制动安全性,需要将再生制动与原车的ABS系统进行协调控制。基于半挂汽车列车按固定比值分配制动力的制动器结构,提出了适用于三轴车辆的最优能量回收控制策略。根据制动强度、蓄能状态与路面附着条件,分配三轴间机械摩擦与再生制动力,调节摩擦制动力以控制车轮滑移率。利用AMESim和MATLAB/Simulink建立了联合仿真模型。结果表明,协调控制策略可以使制动能量回收率在中低附着路面、中度制动工况下达到13.48%,同时三轴制动时的滑移率均维持在最佳范围内。     

无转速检测电流源逆变交流电机驱动系统

文章介绍了一种无速度检测的感应电机电流源逆变驱动系统，以电动机定子上的电压和电流计算出转速估计值。系统是采用滑差频率的电流调节控制。     

基于快速终端滑模状态观测器 的车轮滑移率跟踪控制

针对自动驾驶电动汽车对车轮滑移率跟踪控制的需求,提出一种基于快速终端滑模状态观测器的全状态反馈车轮滑移率跟踪控制器.首先,以车轮制动力矩导数为控制输入,建立车轮滑移率跟踪控制模型,避免车轮滑移率跟踪控制器设计过程中引入不连续项对系统稳定性和控制性能的影响.随后,利用有限时间稳定和快速终端滑模控制理论设计具有有限时间收敛特性的快速终端滑模状态观测器,实时观测未知的系统状态信息.以此为基础,采用模块化思想独立设计快速终端滑模跟踪控制律,实现车轮滑移率的连续、快速的跟踪控制.最后,结合车辆动力学仿真软件建立模型在环测试系统,仿真验证本文提出的车轮滑移率跟踪控制器的可行性和有效性.     

用于仿生皮肤的电容式三维力触觉感知系统

为解决可穿戴传感器触觉感知信息单一, 不具备柔性以及可穿戴性差的问题, 研究了一种兼备法向力与切向力感知功能的电容式三维力柔性触觉传感器。阐述了传感器的结构设计、触觉感知机理, 并借助ANSYS传感器有限元仿真软件进行触觉感知机理验证。基于CC2530 低功耗微处理器与AD7147-1 型电容数字转换器构建便携式电容触觉信息感知系统。可分别满足法向力0 ~ 5 N 范围检测灵敏度为6. 87 fF/ N 以及剪切力0 ~3 N时灵敏度为10. 96 fF/ N 的触觉感知, 动态响应时间为226 ms。实验结果表明, 该电容式三维力触觉传感器具备良好的工作稳定性与灵敏度, 为可穿戴式人工皮肤的研究提供了一种设计方案。     

A novel wide-range precision instrument for measuring three-dimensional surface topography

We developed a measuring instrument that had wide range, high precision, small measuring touch force. The instrument for three-dimensional (3D) surface topography measurement was composed of a high precision displacement sensor based on the Michelson interference principle, a 3D platform based on vertical scanning, a measuring and control circuit, and an industrial control computer. It was a closed loop control system, which changed the traditional moving stylus scanning style into a moving platform scanning style. When the workpiece was measured, the lever of the displacement sensor returned to the balanced position in every sample interval according to the zero offset of the displacement sensor. The non-linear error caused by the rotation of the lever was, therefore, very small even if the measuring range was wide. The instrument can measure the roughness and the profile size of a curved surface.     

基于观测器的汽车侧向动力学控制

文章研究带有不可测侧偏角和侧偏刚度系数不确定性的汽车侧向动力学控制问题.引入T-S模糊隶属度函数描述非线性的前后轮侧向力.考虑到侧偏角传感器的昂贵价格,而利用观测器对侧偏角进行在线估计,则大大减少了成本.基于Lyapunov稳定理论,以线性矩阵不等式形式给出控制器存在的充分条件.在带有非线性车轮侧向力、道路附着系数变化等干扰的情况下,该控制器能够提高汽车的稳定性.最后通过一个数值例子说明所提方法的有效性.