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基于冗余测量的空间机械臂关节扭矩传感器研究 预览
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作者 孙玉香 许玉云 +3 位作者 曹会彬 双丰 高理富 《传感技术学报》 CSCD 北大核心 2018年第11期1621-1627,共7页
为实现空间机械臂的灵活控制,需要在机械臂关节处增加扭矩传感器,而航天器发射阶段特有的高冲击和强振动等特点要求扭矩传感器具有高抗过载和容错能力。对扭矩传感器和空间机械臂关节输出法兰进行一体化设计是一种可行途径,它可实现空... 为实现空间机械臂的灵活控制,需要在机械臂关节处增加扭矩传感器,而航天器发射阶段特有的高冲击和强振动等特点要求扭矩传感器具有高抗过载和容错能力。对扭矩传感器和空间机械臂关节输出法兰进行一体化设计是一种可行途径,它可实现空间机械臂的高集成度和轻量化的目标。结合空间机械臂关节输出法兰设计了一款扭矩传感器,对设计的传感器弹性体进行受力分析,建立了传感器扭转刚度和应变的解析模型,基于参数设计的方法对传感器结构进行优化;为提高传感器的容错能力,根据其结构特点采用双全桥电路冗余设计。实验表明,经过冗余设计,传感器线性度得到改善,轴向抗干扰能力得到提高,线性度为0.77%;重复性0.89%;滞后为0.95%,满足使用需求。 展开更多
关键词 扭矩传感器 空间机械臂 变形协调 冗余测量 实验标定
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人体直立平衡过程中踝关节的反射和阻抗控制 被引量:2
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作者 庞牧野 李明闻 +1 位作者 向馗 《华中科技大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2017年第10期49-53,共5页
为了解决人体直立扰动平衡过程中踝关节力矩的控制问题,提出一种基于肌电信号的肌肉反射模型和基于踝关节角度及角速度信息的比例微分环节反馈力矩控制模型,对人体控制机理做初步阐释.实验者站于测力平台上,受施加于背部的微小冲击,保... 为了解决人体直立扰动平衡过程中踝关节力矩的控制问题,提出一种基于肌电信号的肌肉反射模型和基于踝关节角度及角速度信息的比例微分环节反馈力矩控制模型,对人体控制机理做初步阐释.实验者站于测力平台上,受施加于背部的微小冲击,保持膝、髋关节不弯曲,仅通过踝关节转动维持站立稳定.通过惯性测量单元、肌电仪及测力平台获取运动学及动力学信息.采用数据拟合获取模型参数,结果表明模型预测结果与实验测量数据相符. 展开更多
关键词 力矩控制 直立扰动 肌肉反射 阻抗控制 踝关节
一种同步检测刺激力与表面肌电信号的新型装置
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作者 周树亮 王慧 +1 位作者 朱旻 《仪表技术》 2017年第6期1-4,共4页
介绍了一种蓝牙表面肌电采集装置和力传感器相融合的系统,并成功的将该系统应用于人表面肌电相关功能的研究。系统装置包括压力刺激装置、超声波传感器、肌电处理电路、蓝牙传输模块,该系统采用无创伤方式实时采集与存储各类传感器信号。
关键词 力刺激 表面肌电 同步检测 实时 新型装置
一种踝关节行走助力外骨骼的设计 被引量:3
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作者 向馗 易畅 +1 位作者 尹凯阳 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期367-371,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 外骨骼 踝关节 串联弹性驱动器 行走助力 控制环
HHT算法在压电陶瓷驱动器的微纳米位移传感器中的应用 预览 被引量:3
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作者 胡欢 余永 +2 位作者 王慧 吴倩 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期456-462,共7页
从传感器中采集到的信号即使经过了模拟滤波,但是其通过数据采集系统后仍然会含有随机噪声。然而,这些随机噪声会限制传感器的分辨率和影响系统的动态范围。针对这一问题,利用HHT算法的经验模态分解对从基于压电陶瓷驱动的微纳米传... 从传感器中采集到的信号即使经过了模拟滤波,但是其通过数据采集系统后仍然会含有随机噪声。然而,这些随机噪声会限制传感器的分辨率和影响系统的动态范围。针对这一问题,利用HHT算法的经验模态分解对从基于压电陶瓷驱动的微纳米传感器中采集到的数字信号进行数字滤波,进而对采集到的微弱信号进行进一步处理,以提高微纳米传感器在稳态输出时信号的信噪比从而提高传感器的性能。主要采用两种方法:一种方法是滤掉经过模态分解后信号中的最高频噪声,另一种方法是滤掉经过模态分解后信号中的前两阶噪声。最后对比实验结果证实了此算法的有效性,其能够有效的改善传感器的线性度。 展开更多
关键词 纳米位移传感器 压电陶瓷驱动器 希尔伯特-黄变换算法 经验模态分解 信号处理
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基于ESN的CPG模型力反馈设计与分析
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作者 向馗 孙漫漫 +1 位作者 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期175-179,共5页
面向机器人控制,研究数据驱动的中枢模式发生器(CPG),重点探讨力反馈环节的设计,使受控机器人具有自主运动能力的同时,能够适应外界环境变化.基于回声状态网络(ESN)构建CPG模型,通过摄动法,估计出控制向量;根据力/位混合控制的思想,将... 面向机器人控制,研究数据驱动的中枢模式发生器(CPG),重点探讨力反馈环节的设计,使受控机器人具有自主运动能力的同时,能够适应外界环境变化.基于回声状态网络(ESN)构建CPG模型,通过摄动法,估计出控制向量;根据力/位混合控制的思想,将外力激励转化为位移,作为反馈误差;运用简单控制策略(如PID控制),实现CPG模型的力反馈.运用岭回归方法,将反馈环节内化到ESN的状态中,改变吸引子的形状与位置以平衡外力作用,节省能量.采用开放的运动捕捉数据,算例证实了上述方法是可行的. 展开更多
关键词 机器人学习 人工神经网络 力控制 CPG模型 岭回归 摄动法
一种基于导电橡胶的三维力柔性触觉传感器阵列机理与仿真研究 预览 被引量:3
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作者 李珊红 汪玉冰 +4 位作者 曹会彬 丁俊香 黄英 双丰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期476-480,共5页
根据接触力学理论和导电橡胶的电阻应变关系,对一种基于压敏导电橡胶的三维力柔性触觉传感器阵列的传感机理进行深入的探索,并应用静电比拟法导出传感器节点间电阻与表面应力激励的关系,建立了传感器阵列表面三维力激励与输出电阻的物... 根据接触力学理论和导电橡胶的电阻应变关系,对一种基于压敏导电橡胶的三维力柔性触觉传感器阵列的传感机理进行深入的探索,并应用静电比拟法导出传感器节点间电阻与表面应力激励的关系,建立了传感器阵列表面三维力激励与输出电阻的物理模型。以此为基础对传感器输入输出特性进行了仿真,并基于仿真结果对传感器结构进行优化。仿真结果验证了该传感器结构设计的合理性。 展开更多
关键词 触觉传感器 导电橡胶 三维力 传感机理 结构优化
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用于移动机器人导航的通用激光雷达特征提取 被引量:3
8
作者 李阳铭 宋全军 +1 位作者 刘海 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期280-283,共4页
提出了一种基于结构张量的、无需先验知识的、可广泛应用于各种环境的多尺度激光雷达数据特征提取方法.这种方法与经典的图像处理方法具有相似的数学意义,利用数据对应的结构张量来评价特征的显著性.在经典数据集上对比了文中提出方法... 提出了一种基于结构张量的、无需先验知识的、可广泛应用于各种环境的多尺度激光雷达数据特征提取方法.这种方法与经典的图像处理方法具有相似的数学意义,利用数据对应的结构张量来评价特征的显著性.在经典数据集上对比了文中提出方法与经典方法的重复度和计算复杂度,实验结果表明:这种方法具有广泛适用性,并比传统方法具有更高的精度和重复度. 展开更多
关键词 移动机器人 激光雷达 特征提取 定位与地图创建 结构张量
三维力柔性触觉传感器电极研究与实验 预览 被引量:12
9
作者 黄英 缪伟 +3 位作者 李雷鸣 蔡文婷 杨庆华 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2013年第1期57-63,共7页
:为了实现机器人智能皮肤对三维力的探测,基于炭黑/碳纳米管/硅橡胶的表面压阻效应,设计了2种不同排布的对称结构的四叉指电极三维力柔性触觉传感器.理论分析了这2种三维力传感器的工作原理,并对这2种结构的传感器进行了量程、... :为了实现机器人智能皮肤对三维力的探测,基于炭黑/碳纳米管/硅橡胶的表面压阻效应,设计了2种不同排布的对称结构的四叉指电极三维力柔性触觉传感器.理论分析了这2种三维力传感器的工作原理,并对这2种结构的传感器进行了量程、灵敏度、线性度等实验对比,实验证明四电极方形排布的传感器在剪切力方向拥有更高的灵敏度和更好的线性度,但量程相对十字形排布的传感器较小。通过三维力实验表明,这2种新型的三维力柔性触觉传感器均具备检测三维力的功能,可在机器人皮肤等实际应用场合,根据工作量程和灵敏度的不同要求来选择传感器结构。 展开更多
关键词 触觉传感器 三维力 力敏导电橡胶 机器人皮肤
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用于减少腰背痛发病率的可穿戴弯腰助力装置 预览
10
作者 罗自国 余永 《中国医疗器械杂志》 CAS 2013年第4期264-268,共5页
根据人体生物力学,建立人体弯腰时的静力平衡模型,并在此基础上开发一种用于减轻背部竖脊肌负担的可穿戴弯腰助力装置(WSAD),通过肌电(EMG)实验验证装置的有效性。实验结果表明,当人穿上助力装置向前弯腰到90o时,胸竖脊肌、腰... 根据人体生物力学,建立人体弯腰时的静力平衡模型,并在此基础上开发一种用于减轻背部竖脊肌负担的可穿戴弯腰助力装置(WSAD),通过肌电(EMG)实验验证装置的有效性。实验结果表明,当人穿上助力装置向前弯腰到90o时,胸竖脊肌、腰竖脊肌、背阔肌、腹直肌的助力比为43%、48%、32%、14%。助力装置能减轻人体弯腰时背部竖脊肌的负担,从而减少腰背痛发病率,有利于长时间弯腰工作的劳动者。 展开更多
关键词 可穿戴弯腰助力装置 腰背痛 生物力学 肌电图 弯腰工作
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基于外骨骼机器人技术的人体手臂震颤抑制的理论和方法 预览 被引量:1
11
作者 向馗 +2 位作者 高理富 李涛 《智能系统学报》 北大核心 2012年第4期283-293,共11页
介绍国内外利用康复医疗机器人技术和信号处理技术对人体手臂震颤进行抑制的主要研究成果,重点阐述基于"非药物"途径抑制人体手臂震颤的几个关键研究问题:1)震颤现象及其发生机制;2)常见震颤疾病的治疗现状;3)震颤信号的检测、分... 介绍国内外利用康复医疗机器人技术和信号处理技术对人体手臂震颤进行抑制的主要研究成果,重点阐述基于"非药物"途径抑制人体手臂震颤的几个关键研究问题:1)震颤现象及其发生机制;2)常见震颤疾病的治疗现状;3)震颤信号的检测、分析、处理以及工程建模方法;4)基于康复机器人技术的手臂震颤抑制策略;5)震颤抑制效果的评估研究.并且重点介绍利用基于傅里叶变换的信号处理技术对震颤信号进行采集、处理与分析的研究现状,以及利用康复医疗机器人技术对震颤信号进行补偿与抑制的相关策略的研究现状分析,探讨"非药物"途径抑制人体手臂震颤的若干难点,为今后的研究工作奠定了基础. 展开更多
关键词 震颤 抑震机器人 希尔伯特-黄变换 EMD分解 信号处理
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基于元学习和叠加法的双层支持向量机算法 被引量:1
12
作者 朱旻 李雪玲 +1 位作者 李效来 《模式识别与人工智能》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期943-949,共7页
提出一种模式识别算法——双层支持量机算法,用来提高表面肌电识别精度.该算法融合集成学习中元学习的并行方法和叠加法的递进思想,把基本SVM分类器并行分布在第1层,第1层的预测结果作为第2层的输入,由第2层再进行分类识别,从而... 提出一种模式识别算法——双层支持量机算法,用来提高表面肌电识别精度.该算法融合集成学习中元学习的并行方法和叠加法的递进思想,把基本SVM分类器并行分布在第1层,第1层的预测结果作为第2层的输入,由第2层再进行分类识别,从而通过多层分类器组合来融合多源特征.以手臂表面肌电数据集为测试数据,采用文中的双层支持向量机,各肌肉的肌电信号分别输入基支持向量机,组合器融合各肌肉电信号特征,集成识别前臂肌肉群的肌电信号,从而实现运动意图的精确识别.实验结果显示,在预测精度上,此算法优于单个SVM分类器.在预测性能上(识别精度、耗时、鲁棒性),此算法优于随机森林和旋转森林等集成分类器. 展开更多
关键词 集成学习 元学习 叠加法 双层支持向量机(TSSVM) 表面肌电(SENG)
基于机械放大式机构的新型纳米位移传感器设计 被引量:1
13
作者 李正伟 余永 +1 位作者 吴倩 《仪表技术》 2012年第11期51-54,共4页
为了能有效地检测PZT驱动器纳米级的驱动位移,文章提出一种采用基于柔性铰链的多级杠杆放大原理的新型纳米位移传感器。与前三代纳米位移传感器相比,新型传感器采用差动结构以及圆筒状的外形,传感器的这种独特结构赋予其较大的机械... 为了能有效地检测PZT驱动器纳米级的驱动位移,文章提出一种采用基于柔性铰链的多级杠杆放大原理的新型纳米位移传感器。与前三代纳米位移传感器相比,新型传感器采用差动结构以及圆筒状的外形,传感器的这种独特结构赋予其较大的机械放大比;同时,建立了其理想数学模型并计算了机械放大比。为了证明传感器的有效性,对其进行了有限元仿真分析。分析结果表明新型纳米位移传感器具有较大的应变输出,且其位移分辨率将小于3nm。 展开更多
关键词 纳米位移传感器 柔性铰链 圆柱状 差动结构
基于时序分析的人体摔倒预测方法 被引量:10
14
作者 佟丽娜 宋全军 《模式识别与人工智能》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期 273-279,共7页
提出一种基于人体动作状态序列时序分析法的人体摔倒预测方法.融合特征部位加速胰;信息为时间序列,选取摔倒过程中人体与低势物体碰撞前的过程序列段作为样本训练隐马尔可夫模型(HMM),通过分析输入序列与HMM的匹配程度实时分析当... 提出一种基于人体动作状态序列时序分析法的人体摔倒预测方法.融合特征部位加速胰;信息为时间序列,选取摔倒过程中人体与低势物体碰撞前的过程序列段作为样本训练隐马尔可夫模型(HMM),通过分析输入序列与HMM的匹配程度实时分析当前时刻人体摔倒的风险.实验证明该方法取得良好的预测效果,并且可有效区分摔倒过程与其它日常生活行为过程. 展开更多
关键词 摔倒预测 时间序列 隐马尔可夫模型
具有拨土功能的轮腿一体化机器人结构设计 预览
15
作者 孙玉香 曹会彬 +1 位作者 冯勇 《智能系统学报》 北大核心 2012年第5期409-413,共5页
针对矿井灾难环境特点,采用三维建模软件设计了一种轮腿一体化机器人.该机器人采用轮腿一体式结构,具备了腿式机器人和轮式机器人的运动优点.分析了在不同环境下机器人采用的行进方式(即机器人步态),增强了机器人的环境适应能力... 针对矿井灾难环境特点,采用三维建模软件设计了一种轮腿一体化机器人.该机器人采用轮腿一体式结构,具备了腿式机器人和轮式机器人的运动优点.分析了在不同环境下机器人采用的行进方式(即机器人步态),增强了机器人的环境适应能力,并且设计了基于多传感器信息的运动控制系统.该系统能够完成灾难矿井下的环境探测、信息获取以及机器人步态控制等功能,为矿难救援工作提供了重要的信息. 展开更多
关键词 机器人 轮腿一体化机器人 机器人结构 拨土功能 机器人步态 多传感器系统 矿难救援
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无线传感网络覆盖中概率Voronoi模型及算法研究 预览 被引量:7
16
作者 汪小龙 张红艳 +2 位作者 方潜生 汪增福 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期702-706,共5页
覆盖是无线传感网络中最重要的问题之一,随机覆盖是目前研究的主流。基于Voronoi图的随机覆盖算法是无线传感网络领域的研究热点。目前研究中采用的Voronoi图,主要采用基于距离的Voronoi边赋权值模型,存在两个主要问题,即模型粗糙和监... 覆盖是无线传感网络中最重要的问题之一,随机覆盖是目前研究的主流。基于Voronoi图的随机覆盖算法是无线传感网络领域的研究热点。目前研究中采用的Voronoi图,主要采用基于距离的Voronoi边赋权值模型,存在两个主要问题,即模型粗糙和监测节点不全。以实测的分段概率传感模型为基础,从多传感协同监测的角度构造一种概率Voronoi模型,试图解决以上问题。并且用基于概率Voronoi模型的最大突破路径算法验证了模型有效性。就掌握的文献来看,该模型是首次提出,具有较好的实用推广价值。 展开更多
关键词 无线传感网络 覆盖 概率Voronoi模型 VORONOI图 传感模型
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基于势场模拟的温度传感器优化布置研究 预览
17
作者 汪小龙 何正亚 +2 位作者 方潜生 汪增福 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期 76-80,共5页
以信息连续分布的智能空间内传感器优化布置为研究目标,以温度信息为例对智能空间进行势场模拟,在等势线上选取曲率较大、密集的点作为兴趣点(POI),提取POI初集;提出了一种基于质量阈值聚类的自适应二分法(简称QT算法),对兴PO... 以信息连续分布的智能空间内传感器优化布置为研究目标,以温度信息为例对智能空间进行势场模拟,在等势线上选取曲率较大、密集的点作为兴趣点(POI),提取POI初集;提出了一种基于质量阈值聚类的自适应二分法(简称QT算法),对兴POI初集进行优化;通过仿真和实测实验验证,在减少传感器数目的同时能够合理的规划区域中各被监测点,使得各传感器节点的效能得到很好的利用;所提出的方法同样适合智能空间中其它连续的信息场,如湿度、风速、电磁污染和VOCs等。 展开更多
关键词 智能空间 势场模拟 兴趣点 传感器优化布置
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三维柔性阵列触觉传感器结构设计 预览 被引量:5
18
作者 丁俊香 许刚 +1 位作者 陈向春 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2721-2727,共7页
为减少类皮肤三维柔性触觉阵列传感器设计的复杂度,本文比较了基于导电橡胶的几种传感器结构设计方法,提出了采用整体式框架结构,节点行之间独立的非线性传感器结构。此设计不仅有利于传感器结构的加工实现,而且大大地降低了解耦算... 为减少类皮肤三维柔性触觉阵列传感器设计的复杂度,本文比较了基于导电橡胶的几种传感器结构设计方法,提出了采用整体式框架结构,节点行之间独立的非线性传感器结构。此设计不仅有利于传感器结构的加工实现,而且大大地降低了解耦算法的复杂度。仿真结果表明基于该结构的传感器可以实现大规模三维柔性触觉的信息测量以及传感器规模的扩展。 展开更多
关键词 柔性 触觉传感器 结构 解耦算法
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炭黑填充导电橡胶的力敏传感器灵敏系数 被引量:13
19
作者 刘平 黄英 +2 位作者 廉超 蒋红生 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期 16-20,共5页
以通用有效介质理论为基础,给出了炭黑填充导电橡胶(炭黑/橡胶)的力敏传感器灵敏系数计算方程。采用该方程并结合应变和压阻效应对“负压力一电阻特性”(NPC)的影响程度,分析了力敏导电炭黑/橡胶的灵敏系数和工作原理。结果表... 以通用有效介质理论为基础,给出了炭黑填充导电橡胶(炭黑/橡胶)的力敏传感器灵敏系数计算方程。采用该方程并结合应变和压阻效应对“负压力一电阻特性”(NPC)的影响程度,分析了力敏导电炭黑/橡胶的灵敏系数和工作原理。结果表明:炭黑体积分数在临界体积分数附近时,力敏导电炭黑/橡胶的灵敏系数在2.5-13之间,其工作原理主要为压阻效应。当炭黑体积分数在渗流区时,灵敏系数在2.5-4.5之间,其工作原理与接触压力的大小有关。压力较小时,其工作原理主要为压阻效应;压力较大时,其工作原理主要为应变效应。炭黑体积分数在传导区时,灵敏系数在2.O-2.5之间,其工作原理主要为应变效应。 展开更多
关键词 应变效应 压阻效应 炭黑 导电橡胶 灵敏系数 传感器
进化算法与基于同伦理论算法在多维触觉阵列传感器解耦应用中的对比 被引量:3
20
作者 丁俊香 +2 位作者 李珊红 徐菲 双丰 《模式识别与人工智能》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期 375-381,共7页
为获取大规模多维柔性触觉阵列传感器触觉信息,比较进化算法与基于同伦理论的算法在传感器解耦中的应用.仿真结果表明对一定规模的阵列传感器来说,进化算法解耦效果优于其它人工智能算法,但对大规模阵列传感器则无法满足实时性和准... 为获取大规模多维柔性触觉阵列传感器触觉信息,比较进化算法与基于同伦理论的算法在传感器解耦中的应用.仿真结果表明对一定规模的阵列传感器来说,进化算法解耦效果优于其它人工智能算法,但对大规模阵列传感器则无法满足实时性和准确性.通过引入时间参数,基于同伦理论的解耦算法将传统的传感器静态解耦转换成动态解耦过程.算法不仅适用于大规模阵列触觉传感器的信息解耦,而且解决高维、多参数传感器信息精确、实时解耦的难题. 展开更多
关键词 触觉阵列传感器 进化算法 同伦理论
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