基于手部运动交互娱乐设计

为了儿童能够在现有的条件下自然、灵活地利用计算机进行学习、娱乐,采用计算机视觉处理技术设计了一种基于手势的交互模式。该交互模式利用手部无规则的运动信息和人类特有的肤色信息作为计算机输入,用户可以方便地进行菜单选择、游戏设置以及游戏控制,从而可以有效地摆脱键盘、鼠标的束缚。该模式具有不需要手势训练、用户认知负担小、适应能力强等优点。最后基于该交互模式,开发了一个儿童益智学习系统和一个游戏系统。通过多人的参与评估,用户对这种交互模式较为满意。     

单兵外骨骼结构与运动分析

单兵外骨骼是一种通过穿戴在士兵身上,提高人体负荷和速度,含有动力源的机械装置.由于可以携带更多的重物,并辅助加快运动速度,因此在现代战争中,如长距离行走、运送给养、防护等方面,应用前景巨大,能有效提高士兵生存几卒和作战效率.本文通过分析机械外骨骼技术的结构和运动,探讨特该技术应用于现代单兵装备的理论基础.     

柔性外骨骼助力机器人发展现状综述

与传统刚性外骨骼机器人不同的是柔性外骨骼助力机器人具有轻量化、低惯性、人机贴合性好、柔顺安全等优点.综述当今国内外柔性外骨骼机器人的发展现状,重点分析人机柔性匹配性技术、驱动系统、传感器感知系统、智能控制系统等关键技术,并对其应用前景、研究方向和重点进行展望.     

手部姿态估计方法综述

手部姿态估计是计算机视觉领域的一项基础研究,在虚拟现实、增强现实、自动驾驶、虚拟手术等应用中发挥着重要的作用。实现手部姿态估计将使得计算机具备自动理解图像或者视频序列中蕴含信息的能力,有利于实现更自然的人机交互。随着计算理论与深度学习的发展,手部姿态估计领域已衍生出众多研究成果。文章首先介绍手部姿态估计的相关基础概念,然后按照手部姿态估计的应用场景,将现有方法分为徒手交互场景下的手部姿态估计方法和手物交互场景下的手部姿态估计方法,并分别介绍了这两类方法近几年的发展情况,归纳了未来的研究方向,最后作出总结。     

上肢外骨骼运动的逆向求解与仿真

人体上肢是个极其复杂的运动系统,其运动具有复杂性和随意性。研究上肢外骨骼的运动特性为手臂外骨骼的设计提供了重要的参数依据和指导意义。本文提出了四自由度外骨骼机构并论述了其合理性,建立了四自由度的上肢模型及其运动学方程,运用逆向运动学的方法在多种运动轨迹下对上肢运动进行仿真,并对各机构之间运动关系进行测量和分析,仿真结果为外骨骼系统的智能控制及康复训练提供了有效的参考依据。     

基于连杆机构的手指外骨骼设计

手指在人类生活中发挥着重要作用,它们的健康直接影响着人们的生活质量。如果由于疾病或者意外导致单个或多个手指功能性损伤,就需要对手指进行康复训练。为了降低康复师的工作强度,提高康复效率,利用外骨骼进行康复训练是很好的选择。本文结合人体工程学相关知识,根据手指弯曲与伸直时的运动特性和规律,基于连杆机构设计了一款面向手指康复的外骨骼机构。该机构具有三个自由度,各关节之间的距离可以根据不同手指的长短进行调节,具有广泛的适用性,不会对手指造成二次损伤。采用3D打印技术制作该外骨骼,总体质量小,制作成本低,符合绿色制造的理念。最后,通过穿戴实验验证了所设计的手指外骨骼能够满足康复训练的需求,并且适用于不同的手指。     

一种单电机驱动外骨骼康复机械手的 机构设计与运动分析

根据人手生物学结构,文章设计并制作了一种可用于手指康复训练的外骨骼机械手。该康复机械手由单一电机驱动,可同时训练5个手指,每个手指训练机构具有2个自由度,分别完成弯曲/伸展和内收/外展运动。文章详细介绍了康复机械手的结构及功能,采用封闭矢量方程建立了康复机械手训练机构的运动学模型,并分析了康复机械手的运动空间;利用ADAMS软件仿真了康复机械手各个关节点、指尖点的运动轨迹和3个关节所受到的力与力矩。制作的样机近端指间关节和远端指间关节弯曲角度关系曲线与正常成年男性食指的对应关系曲线相比较,可决系数R~2=0.913 4,验证了该康复机械手设计方案的可行性和功能性。     

下肢外骨骼机器人在运动康复中的协同性研究

运动员在日常训练或在比赛中出现的损伤给运动员造成了巨大的痛苦.文章研究一种可以帮助受伤运动员进行康复训练的下肢外骨骼机器人,首先,分析人体的运动过程,然后通过大量不同人体尺寸下的步态数据分析,掌握人体步行各个循环阶段下肢各关节的运动学规律,并对下肢外骨骼机器人用拉格朗日法建立了动力学模型.其次,根据建立的动力学模型和下...     

外骨骼机器人柔性变刚度驱动器设计

关节驱动器是外骨骼机器人的核心组成部分,目前传统的刚性驱动器的缺点是：体积大、能耗多以及无法避免外界冲击。为此该文提出一种全新的柔性变刚度驱动器,其基于弹簧的刚度控制,并对此柔性机构进行了理论验证,结果表明全新的柔性变刚度驱动器很好地解决了传统刚性驱动器的主要缺点。     

一种踝关节行走助力外骨骼的设计

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.     

自行车运动综述

<正>自行车拉丁名为Bicyoletta,是快和步行人的组合。自行车发明至今已有200多年的历史,1790年法国人西夫拉克(Comte de Sivrac)发明了第一辆自行车,被称为Celerifere,其构造简单,没有传动装置,主要依靠两脚蹬地驱车前进。     

运动处方综述

综述了运动处方的基本内涵、重要作用、分类和制定,并分析了运动处方的发展趋势.     

下肢外骨骼康复机器人设计及其运动学分析

采用电机驱动方式,设计一种用于辅助行走和康复训练的人体下肢外骨骼康复装置.将下肢外骨骼简化为矢状面内的五杆机构,建立相应的D-H(Denavit-Hartenberg)模型,推导出一个步态周期内髋关节、膝关节、踝关节和脚尖的坐标方程.在ADAMS环境下,对下肢外骨骼进行运动学仿真分析,所得到的髋关节、膝关节和踝关节的坐标变化曲线表明:下肢外骨骼各关节在空间中具有连续的运动轨迹.     

下肢外骨骼机器人的设计及有限元分析

针对面向汽车生产线的装配环节,为装配工人设计了一种可穿戴式外骨骼机器人,不但可以降低工人发生肌肉骨骼损伤的风险,还能够提高工人的工作效率,符合我国工业发展的需求,具有良好的经济效益和应用前景。本文使用三维建模软件(Solidworks)进行三维模型的构建,并且针对髋关节、膝关节和踝关节进行了详细设计。在结构设计后使用有限元分析软件(Abaqus)对结构进行了静力学和前三阶的模态分析。静力学分析结果证明,所选的材料和所设计的结构满足实际要求。模态分析求解了前三阶的振型,并求出了振动频率,对于电机和减速器的选型提供了参考。     

基于迭代学习控制的下肢外骨骼康复训练机器人运动策略

将具有不依赖系统模型精度,并且能够通过不断学习实现高精度控制等优点的迭代学习策略应用于下肢康复训练机器人运动控制.通过分析人体下肢结构与运动特征,得到下肢外骨骼系统各关节的空间位置参数;采用拉格朗日法对下肢外骨骼康复训练系统进行动力学分析,设计迭代学习控制器.仿真结果表明：迭代学习控制策略能够实现高精度跟踪期望轨迹的目标.     

基于感觉运动BCI系统的EEG手部运动分类

对于残疾人或者运动不便的健全人,感觉运动相关的BCI（Brain Computer Interface）系统是十分必要的.BCI系统的关键部分是对EEG（Eletroencepalograph）信号的采集、提取和分类.本文研究的是手部三种动作在运动执行的情况下,人脑产生的EEG信号的不同.利用EEG信号在运动时发生于大脑感觉运动皮层区域的ERS（Event-Related Synchronization）和ERD（Event-Related Desynchronization）现象,运用EMD（Empirical Mode Decomposition）等算法进行信号的特征提取,然后进行分类,得出了平均准确率为78.75％的良好结果.此次研究提供了一种基于EMD新的有效的运动相关BCI系统研发中的EEG信号的特征提取算法.     

实用型康复外骨骼机械手的机构设计与分析

针对脑卒中患者在康复期缺乏合适手部训练装置的问题,基于耦合连杆机构可实现预定轨迹的原理,文章设计了一款实用型康复外骨骼机械手,该机械手采用单一驱动模式,可根据患者康复的情况改变训练方式,并且加入健肢训练以促进神经功能的恢复。为解决手指双自由度问题,设计了十三杆机构;依据正常人手抓握规律,优化了各杆件的尺寸和初始角度,并进行了关节角度仿真;最后通过样机的五指训练和角度测量试验,验证了该机械手的可用性和有效性。     

下肢外骨骼创新仿生设计及承载性能分析

针对人体膝关节的转动瞬心规律以及人体在行走过程中在支撑相阶段需要外骨骼提供辅助支撑、摆动相阶段需要外骨骼具有较低刚度的特点,设计了一种带有智能张紧功能的自适应变刚度下肢外骨骼.详细描述了该外骨骼的结构和功能,包括大腿物理交互装置、变刚度膝关节装置、踝关节装置等.采用拉格朗日法建立了外骨骼膝关节转动部分的动力学模型,并以...     

基于形状记忆合金的变刚度外骨骼设计与建模

为减轻变刚度驱动单元质量,缩小其体积,提出一种基于形状记忆合金(SMA)的变刚度主动元,单个变刚度主动元质量约为68.5 g.为精确控制外骨骼刚度,结合SMA本构模型、相变动力学模型、热平衡方程、输出方程,对SMA进行动态建模.为最大化满足人体运动需求,通过并行布置变刚度主动元的方式,结合导轨机构,构建轻质变刚度外骨骼...