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应用于人工皮肤的压电驻极体触觉传感阵列研究 预览
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作者 于新华 曹江浪 +2 位作者 于雷 李光林 方鹏 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期63-67,73共6页
基于聚丙烯压电驻极体(Piezoelectret)设计了一种应用于人工皮肤的触觉传感器。该传感器具有柔性良好、压电效应稳定、制备简单、成本低廉等特点。通过触压、滑动、同时触压与滑动、恒定力重复触压等实验,可观察到该传感器对不同触觉信... 基于聚丙烯压电驻极体(Piezoelectret)设计了一种应用于人工皮肤的触觉传感器。该传感器具有柔性良好、压电效应稳定、制备简单、成本低廉等特点。通过触压、滑动、同时触压与滑动、恒定力重复触压等实验,可观察到该传感器对不同触觉信号具有明显的特征差异,且阵列传感器的信号检测稳定性比单路传感器高40%。将该传感器置于假肢手指前端反馈触觉信号,并根据触觉信号调控假肢手的抓握力,可实现对易脆和光滑物体的稳定抓握。 展开更多
关键词 人工皮肤 触觉 压电驻极体 柔性传感器 假肢手
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A Synthetic Framework for Evaluating and Designing an Anthropomorphic Prosthetic Hand
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作者 Li Jiang Yuan Liu +1 位作者 Dapeng Yang Hong Liu 《仿生工程学报:英文版》 SCIE EI CSCD 2018年第1期69-82,共14页
一种基于EEG和sEMG的假手控制策略 预览
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作者 吴常铖 熊鹏文 +2 位作者 曾洪 徐宝国 宋爱国 《自动化学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期676-684,共9页
针对残臂较短或残臂上肌电信号测量点较少的残疾人使用多自由度假手的需求,提出一种基于脑电信号(Electroencephalogram,EEG)和表面肌电信号(Surface electromyogram signal,sEMG)协同处理的假手控制策略.该方法仅用1个肌电传感器和... 针对残臂较短或残臂上肌电信号测量点较少的残疾人使用多自由度假手的需求,提出一种基于脑电信号(Electroencephalogram,EEG)和表面肌电信号(Surface electromyogram signal,sEMG)协同处理的假手控制策略.该方法仅用1个肌电传感器和1个脑电传感器实现多自由度假手的控制.采用1个脑电传感器测量人体前额部位的EEG,从测量得到的EEG中提取出眨眼动作信息并将其用于假手动作的编码;采用1个肌电传感器测量手臂上的sEMG,并针对肌电信号存在个体差异和位置差异的问题,采用自适应方法实现手部动作强度的估计;采用振动触觉技术设计触觉编码用于将当前假手的控制指令反馈给佩戴者,从而实现EEG和sEMG对多自由度假手的协同控制.为验证该控制策略的有效性进行了实验研究,结果表明,提出的假手控制策略是有效的. 展开更多
关键词 假手 动作编码 协同控制 触觉反馈
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基于肌电复杂度和支持向量机的比例控制假手 被引量:1
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作者 席旭刚 杨晨 +1 位作者 罗志增 张自豪 《华中科技大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2017年第10期59-64,共6页
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... 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. 展开更多
关键词 表面肌电 支持向量机 Lempel-Ziv复杂度 比例控制 假手
基于MYO和Android的肌电假肢手控制系统设计与实现 预览 被引量:3
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作者 程璐璐 李传江 +2 位作者 王朋 王佳乐 张崇明 《计算机测量与控制》 2017年第9期64-67,共4页
针对目前假肢手控制系统成本高、操作不灵活、实用性差等问题,设计了一种基于MYO和Android的肌电假肢手控制系统;在Android平台上,开发了一款智能终端应用,实现了对MYO臂环采集的表面肌电信号进行数据处理和模式识别,并实时控制假... 针对目前假肢手控制系统成本高、操作不灵活、实用性差等问题,设计了一种基于MYO和Android的肌电假肢手控制系统;在Android平台上,开发了一款智能终端应用,实现了对MYO臂环采集的表面肌电信号进行数据处理和模式识别,并实时控制假肢手完成5种模式;实验结果表明,系统的在线识别率可达98.2%,并可在300ms左右完成一次识别过程,满足了假肢手控制的精度和实时性要求;该系统设计成本低廉、方便携带且易于扩展,很好地满足了截肢患者对假肢手控制的需求。 展开更多
关键词 假肢手 MYO臂环 ANDROID 表面肌电信号
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基于MATLAB和ADAMS的肌电假手联合仿真 被引量:2
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作者 尤波 陶守通 +2 位作者 黄玲 李勃君 赵汗青 《系统仿真学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期957-964,共8页
为了减少假手研制过程中投入的大量成本和费用,充分利用虚拟技术,搭建假手的仿真系统。采用Pro/E虚拟建模软件.搭建具有多自由度的假手样机模型:将其导入钠ADAMS中.对假手进行运动学仿真,验证其合理性,通过ADAMS与MATLAB的接口... 为了减少假手研制过程中投入的大量成本和费用,充分利用虚拟技术,搭建假手的仿真系统。采用Pro/E虚拟建模软件.搭建具有多自由度的假手样机模型:将其导入钠ADAMS中.对假手进行运动学仿真,验证其合理性,通过ADAMS与MATLAB的接口模块ADAMS/Contr01.利用MATLAB/Simulink模决搭建假手模垄的控制系统,将对应的手部动作模式信息转化为假手关节期望角度:将肌电信号采集系统采集的信号.采用基于绝对值均值的阈值决策法进行处理,提取肌电信号的时域特征,送入MATLAB。进行联合穷算。研究结果表明,基于MATLAB和ADAMS的肌电假手的仿真系统实现了对肌电假手的驱动,验证了肌电假手控制方案的可行性。 展开更多
关键词 假手 表面肌电信号 联合仿真 MATLAB ADAMS
基于人手抓握复现的欠驱动假手结构设计 预览
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作者 何其佳 赵京东 刘源 《机械与电子》 2016年第7期75-80,共6页
假手的运动拟人性主要体现在抓取过程中手指各个关节间的协同性上。根据神经学原理,人手完成一个抓握动作需要几十个肌肉协同作用。人手是假手设计的范本,将这个原理推广到假手中,通过2个电机的协同输入,实现四指12个关节的协同输... 假手的运动拟人性主要体现在抓取过程中手指各个关节间的协同性上。根据神经学原理,人手完成一个抓握动作需要几十个肌肉协同作用。人手是假手设计的范本,将这个原理推广到假手中,通过2个电机的协同输入,实现四指12个关节的协同输出。协同的具体参数通过人手抓握数据采集的降维处理计算得出。在拟人假手的设计中,首次提出通过集成在手掌内部的微型行星齿轮来合成2路输入,实现协同控制。经过ADAMS仿真,本假手能够完成多种日常抓握姿势。 展开更多
关键词 抓握复现 假手 欠驱动 行星齿轮
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基于FPGA的仿人假手控制系统设计 预览 被引量:3
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作者 李伟 张庭 姜力 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第2期122-124,146共4页
为了满足生机电一体化仿人假手的控制需求,提出了基于FPGA的仿人假手电气控制系统设计方案。采用模块化设计思想,由FPGA构成的主控芯片模块便于功能拓展与二次开发;由DSP构成的手指运动控制模块、肌电信号采集模块、电刺激模块、USB接... 为了满足生机电一体化仿人假手的控制需求,提出了基于FPGA的仿人假手电气控制系统设计方案。采用模块化设计思想,由FPGA构成的主控芯片模块便于功能拓展与二次开发;由DSP构成的手指运动控制模块、肌电信号采集模块、电刺激模块、USB接口模块和电池管理模块均可独立工作,与主控芯片模块间通过通用接口连接。系统集成度高,可完全放置于假手内部。应用该控制系统在HIT V代手上进行多指抓取实验,实验结果证明其工作效果良好。 展开更多
关键词 仿人假手 控制系统 模块化设计 现场可编程门阵列
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基于肌电信号的多模式抓握力估计 预览 被引量:1
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作者 张冰珂 段小刚 邓华 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第7期2109-2112,共4页
针对大多肌电控制的假肢只研究模式识别而没有对抓握力和抓握模式同步解码的问题,提出一种同时分析抓握模式和抓取力的方法。首先,采用4通道表面电极采集人体手臂肌电信号(EMG),采用力敏电阻(FSR)采集抓取力信号;然后,分别利用线性... 针对大多肌电控制的假肢只研究模式识别而没有对抓握力和抓握模式同步解码的问题,提出一种同时分析抓握模式和抓取力的方法。首先,采用4通道表面电极采集人体手臂肌电信号(EMG),采用力敏电阻(FSR)采集抓取力信号;然后,分别利用线性判别分析(LDA)方法和人工神经网络(ANN)进行抓握模式识别和力估计。在4种抓握模式下分别建立4个肌电信号-力关系,一旦判别出抓取模式,则调用相应模式下肌电信号-力模型估计抓握力大小以实现模式识别和力估计的结合。实验结果表明,当进行模式和力的同步解码时,模式平均分类精度约为77.8%,力估计的准确率约为90%。该方法可以用于假肢的肌电控制,不仅可以解码使用者的抓取动作的意图,还可以解码使用者期望的抓取力,辅助假肢实现稳定抓取。 展开更多
关键词 肌电信号 假肢手 人工神经网络 模式识别 指尖力
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HIT prosthetic hand based on tendon-driven mechanism 预览 被引量:1
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作者 刘伊威 丰飞 高一夫 《中南大学学报:英文版》 SCIE EI CAS 2014年第5期1778-1791,共14页
腱驱动的系统激活的 underactuated 手指结构被介绍。Kinematics 和手指的静态的分析被做,并且结果显示修复术的手指结构有效、可行。基于手指的设计,一只修复术的手被设计。手由 5 根独立手指组成,它象类人动物一样看更多。它的尺... 腱驱动的系统激活的 underactuated 手指结构被介绍。Kinematics 和手指的静态的分析被做,并且结果显示修复术的手指结构有效、可行。基于手指的设计,一只修复术的手被设计。手由 5 根独立手指组成,它象类人动物一样看更多。它的尺寸是大约 85% 一成年人手和重量大约 350 g。除了姆指手指,每根手指被一台 DC 马达,齿轮头和腱激活,并且有三卷屈 / 扩展关节。与另外的存在 prostheses 不同的姆指手指是一个新奇设计计划。姆指手指把包括三卷屈 / 扩展连接的四个关节和被用来认识到与手掌有关的姆指的运动,和这些关节也是的一个关节被一台 DC 马达,泛音开车和腱驾驶。underactuation 和手指的适应卷屈 / 扩展运动到联合扭转弹簧被认识到。数字信号处理(DSP ) 的一块马力大的芯片是被用于马达控制的电的系统的主要部分,数据收集,与外部控制的通讯等等采购原料。为了改善,手,结构和传感器的可靠性尽可能简单地被设计并且做。手让被手指运动验证了并且掌握测试和它的强壮的操作能力能满足每天运作的需要和畸形的心理需要。 展开更多
关键词 驱动机制 肌腱 手指运动 直流电动机 基础 伸展活动 数字信号处理 驱动系统
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基于FMG信号的假手比例控制系统研究
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作者 易金花 喻洪流 +1 位作者 李盼盼 赵胜楠 《生物医学工程学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期39-44,共6页
假手控制方法的研究一直是假肢研究技术的一个热点问题。针对现有皮肤表面电信号作为控制源的假手存在的问题,本系统采用前臂上肢肌肉膨胀收缩产生的压力信号作为控制信息源,设计了基于肌肉力(FMG)信号的假手控制系统,包括信号采... 假手控制方法的研究一直是假肢研究技术的一个热点问题。针对现有皮肤表面电信号作为控制源的假手存在的问题,本系统采用前臂上肢肌肉膨胀收缩产生的压力信号作为控制信息源,设计了基于肌肉力(FMG)信号的假手控制系统,包括信号采集调理、微控制器控制、电机驱动等部分。通过采集残臂端两路FMG信号,提取信号的时域信息并采用阈值算法实现了手部2个自由5个动作。根据FMG信号均值的大小,改变假手驱动电路中PwM的占空比,从而实现电动假手速度的比例调节。实验结果表明本控制系统能够有效控制假手执行动作,实现速度的调节。另外,利用LabVIEw搭建了FMG信号采集标定平台,实现了FMG信号的实时数据采集和标定。 展开更多
关键词 肌肉力信号 假手 Flexiforce传感器 比例控制 LABVIEW
握速可调式肌电假手的系统研究 预览 被引量:3
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作者 官龙 易金花 +3 位作者 李继才 何荣荣 石萍 喻洪流 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期471-476,共6页
针对假手无法根据使用者的意愿来控制其握合速度的问题,设计了一种握速可调的智能肌电假手。在该肌电假手系统中,电极引入的表面肌电信号,放大150倍后,在频域进行信号处理。经过阈值和等值计算,最终输出控制信号到驱动电路对假手的直流... 针对假手无法根据使用者的意愿来控制其握合速度的问题,设计了一种握速可调的智能肌电假手。在该肌电假手系统中,电极引入的表面肌电信号,放大150倍后,在频域进行信号处理。经过阈值和等值计算,最终输出控制信号到驱动电路对假手的直流微电机进行控制。10名受试者参加了抓握试验,每人重复5次,记录输入肌电信号强度为500、1 000、1 500 mV时的输出电流、输出电压和握力等值,并拟合假手输出电压、输出电流、握力与输入肌电信号大小的曲线。拟合结果表明,假手速度与输出电压成正相关,在带有负载且不过载时,握力随着输出电流增大而增大。本假手系统具有稳定性,同时和假手握速可通过检测到的肌电信号强弱进行调节,提高了假手的灵活性。 展开更多
关键词 假手 肌电信号 握速可调
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基于DSP的仿人形假手控制系统研究 预览 被引量:2
13
作者 张可科 熊蔡华 +1 位作者 贺磊 熊大柱 《机电工程》 CAS 2013年第4期450-453,458共5页
为解决假肢手控制系统复杂等问题,将欠驱动技术应用到假肢手的机械结构设计中,整个假手由3个电机驱动,手指结构选用绳索滑轮驱动方式。开展了对机械系统原理和结构的分析,提出了基于DSP的结构简单、开发周期短、具有力反馈的运动控... 为解决假肢手控制系统复杂等问题,将欠驱动技术应用到假肢手的机械结构设计中,整个假手由3个电机驱动,手指结构选用绳索滑轮驱动方式。开展了对机械系统原理和结构的分析,提出了基于DSP的结构简单、开发周期短、具有力反馈的运动控制系统,该控制系统用于驱动各手指动作。介绍了控制系统的硬件实现方法和软件控制流程,硬件主要包括电平转换和传感器信号处理电路,共有两种类型、11个传感器,可为假手自主抓取中的感觉反馈提供数据;软件主要涉及事件管理器、模数转换模块的应用。最后对假手中的压力传感器进行了标定,并进行了假手抓取试验。研究结果表明,基于力传感器反馈的控制策略使得假手能够实现稳定包络抓取。 展开更多
关键词 假手 控制系统 欠驱动技术 压力传感器 DSP
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基于刚度模糊观测的假手反演控制策略 被引量:3
14
作者 吴常铖 宋爱国 +1 位作者 章华涛 冯超 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期686-691,共6页
为了使假手能够完成对不同刚性物体的柔顺抓取,提出了一种带有刚度模糊观测的反演控制策略,以满足假手在自由空间内的速度比例控制和在约束空间内的柔性握力控制,两个控制过程采用同一个反演控制器实现.设计了轨迹规划器,对假手的期望... 为了使假手能够完成对不同刚性物体的柔顺抓取,提出了一种带有刚度模糊观测的反演控制策略,以满足假手在自由空间内的速度比例控制和在约束空间内的柔性握力控制,两个控制过程采用同一个反演控制器实现.设计了轨迹规划器,对假手的期望开合速度、握力进行规划,将速度控制和握力控制转换为位置控制;设计了基于位置的反演控制器,并采用李亚普诺夫稳定性理论证明了该反演控制器的稳定性;设计了刚度模糊观测器,实时调整假手模型参数,均衡被抓握物体对假手控制策略的影响,并实现假手在自由空间和约束空间控制过程的过渡.对所提出的控制策略进行了实验验证,实验结果证明了该控制策略的有效性. 展开更多
关键词 假手 模糊观测 反演控制
基于状态转换机制的仿人型假手肌电控制方法 预览 被引量:2
15
作者 姜力 黄琦 +1 位作者 杨大鹏 刘宏 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1268-1274,共7页
研究了在肌电控制信息不足的情况下,多自由度假手的肌电控制问题。基于抓取分类学和有限状态机(FSM)原理,通过抓取姿势与增量控制的状态切换,使人体通过2通道表面肌电信号控制假手实现了7种常用的抓取动作。实验结果表明,使用线... 研究了在肌电控制信息不足的情况下,多自由度假手的肌电控制问题。基于抓取分类学和有限状态机(FSM)原理,通过抓取姿势与增量控制的状态切换,使人体通过2通道表面肌电信号控制假手实现了7种常用的抓取动作。实验结果表明,使用线性分类器(LDA)能有效地识别出手臂的肌肉收缩状态,使抓取成功率达到96%;使用肌肉收缩序列进行编码,可以快速地实现假手各工作状态的切换,使平均抓取时间小于20s,从而实现流利抓取。 展开更多
关键词 肌电控制 抓取分类学 有限状态机 假手
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Development of Multi-Fingered Prosthetic Hand Using Shape Memory Alloy Type Artificial Muscle 预览
16
作者 Jae Hoon Lee Shingo Okamoto Shinji Matsubara 《计算机技术与应用:英文》 2012年第7期477-484,共8页
关键词 形状记忆合金 人工肌肉 SMA 人造肌肉 减速电机 电器控制 输出力 驱动型
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多抓取模式下人手握力的肌电回归方法 预览 被引量:3
17
作者 杨大鹏 赵京东 +1 位作者 姜力 刘宏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期 83-87,共5页
为实现假手抓取物体时的力控制,采用支持向量机回归算法从多通道肌电信号中实时萃取握力信息.利用6通道表面肌肤电极采集人体前臂肌电信号,采用一枚6维力传感器记录人手施力信息,讨论了随意捏取以及3种规范化捏取模式下两者的回归精度,... 为实现假手抓取物体时的力控制,采用支持向量机回归算法从多通道肌电信号中实时萃取握力信息.利用6通道表面肌肤电极采集人体前臂肌电信号,采用一枚6维力传感器记录人手施力信息,讨论了随意捏取以及3种规范化捏取模式下两者的回归精度,并进行了跨期次精度验证及多方法比较实验.结果表明,采用支持向量机方法能够获得较好的跨期次回归性能:随意捏模式均方误差(6.31±1.20)N,相关系数平方0.85±0.05;规范化模式均方误差(5.04±0.67)N,相关系数平方0.90±0.03.结合模式分类算法,在线握力回归误差可达5 N左右,误差率在10%以内. 展开更多
关键词 假手 肌电 支持向量机 回归
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具有感觉反馈的仿生假手人机交互研究
18
作者 姜力 李楠 《中国科学:信息科学》 CSCD 2012年第9期1091-1100,共10页
仿生假手是一个典型的生机电一体化系统.针对现有假手缺乏感觉反馈的问题,研究了具有双向信息传输能力的生机电一体化假手人机交互系统.采用压力传感器阵列检测肌肉压力分布信号,通过压力分布图的构建,基于主成分分析的特征提取和基于KN... 仿生假手是一个典型的生机电一体化系统.针对现有假手缺乏感觉反馈的问题,研究了具有双向信息传输能力的生机电一体化假手人机交互系统.采用压力传感器阵列检测肌肉压力分布信号,通过压力分布图的构建,基于主成分分析的特征提取和基于KNN分类器的特征识别方法实现了人手多运动模式的解码.基于假手力传感器,采用电刺激方式实现了假肢接触力向人体的感觉反馈.实验表明,基于肌肉压力分布信号的手部多运动模式识别方法具有较高的正确率,采用具有感觉反馈的交互控制系统可提高假手的抓取能力. 展开更多
关键词 仿生学 假手 人机交互 感觉反馈 主成分分析 K近邻算法
基于MSP430的肌电假手系统设计 预览 被引量:6
19
作者 李天博 陈玲 +1 位作者 陈坤华 吕继东 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2012年第4期 75-78,共4页
在对人体表面肌电信号研究的基础上,设计出一种肌电假手系统,其中包括肌电信号采集调理系统和假手控制系统。肌电信号经信号调理电路放大、滤波、陷波后,由低功耗的MSP430F149单片机进行A/D转换、特征计算。单片机结合肌电信号与触滑觉... 在对人体表面肌电信号研究的基础上,设计出一种肌电假手系统,其中包括肌电信号采集调理系统和假手控制系统。肌电信号经信号调理电路放大、滤波、陷波后,由低功耗的MSP430F149单片机进行A/D转换、特征计算。单片机结合肌电信号与触滑觉传感器反馈的信息来控制电机转向与转速,从而控制假手做出相应动作。通过实际采集的肌电信号在示波器上显示的波形与假手的动作进行对比,说明系统设计是合理有效的。 展开更多
关键词 肌电信号 MSP430F149单片机 触滑觉传感器 电机 假手
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基于EMG的假手实时力跟踪控制 预览
20
作者 王新庆 刘伊威 +2 位作者 杨大鹏 樊绍巍 刘宏 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2012年第1期 63-67,共5页
针对商业假手灵活性及智能化水平较低的问题,进行了具有力矩/位置感知的五指假手及其控制方法的研究.以人体前臂肌电信号(EMG)为控制源,以力传感器检测指尖法向力,通过SVR支持向量机(Support Vector Regression,SVR)构建了指尖力的... 针对商业假手灵活性及智能化水平较低的问题,进行了具有力矩/位置感知的五指假手及其控制方法的研究.以人体前臂肌电信号(EMG)为控制源,以力传感器检测指尖法向力,通过SVR支持向量机(Support Vector Regression,SVR)构建了指尖力的预测模型;采用网格搜索法确定模型的参数,缩短了训练时间,提高了模型的泛化能力.通过在线预测,结合带有二阶微分跟踪器的模糊PID控制方法实现了指尖施力实时跟踪;速度快,超调小,鲁棒性强,提高了假手的控制水平. 展开更多
关键词 假手 肌电 支持向量回归 微分跟踪器 模糊PID 指尖力 网格搜索法 时域特征
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