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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
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基于力敏传感器的假肢手倾斜抓握滑动检测 预览
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作者 李从波 张翼 邓华 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第2期125-128,共4页
为了防止假肢手因受干扰而导致抓握失稳,分析并建立倾斜抓握状态下的假肢手抓握力模型,提出一种基于力敏传感器和短时傅里叶变换的滑动检测方法,对不同干扰下的滑动检测进行了实验研究。结果表明:在不同抓握角度下,运用力敏传感器和短... 为了防止假肢手因受干扰而导致抓握失稳,分析并建立倾斜抓握状态下的假肢手抓握力模型,提出一种基于力敏传感器和短时傅里叶变换的滑动检测方法,对不同干扰下的滑动检测进行了实验研究。结果表明:在不同抓握角度下,运用力敏传感器和短时傅里叶变换,能够实时有效地检测出被抓握物体滑动情况,从而可以进一步实施防滑控制。 展开更多
关键词 滑动检测 假肢 倾斜抓握 力敏传感器
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基于电流信号估计抓握力的假肢手抓握控制 预览
3
作者 卓雯迪 罗焕新 邓华 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第2期12-15,共4页
为避免假肢手需外置力传感器进行抓握力控制的不足,提出了一种通过电流信号估计抓握力的假肢手抓握力控制方法。根据假肢手模型、接触力模型和直流(DC)电机模型建立基于电流信号的假肢手抓握力估计模型,将抓握力估计模型与比例—积分—... 为避免假肢手需外置力传感器进行抓握力控制的不足,提出了一种通过电流信号估计抓握力的假肢手抓握力控制方法。根据假肢手模型、接触力模型和直流(DC)电机模型建立基于电流信号的假肢手抓握力估计模型,将抓握力估计模型与比例—积分—微分(PID)控制器结合,在无需外置力传感器的情况下对假肢手进行抓握力控制。抓握控制仿真和实验表明:所提出的假肢手抓握力估计方法和控制方法有效。 展开更多
关键词 假肢 电流估计力 比例—积分—微分控制
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多杆连续体机构:构型与应用 被引量:1
4
作者 徐凯 刘欢 《机械工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第13期25-33,共9页
在若干刚性杆件机器人作业困难的场合,柔性机器人可轻易完成操作,因而在近十余年成为研究热点。从柔性铰链机器人到连续体机器人再到柔体机器人,柔性机器人通过逐步引入更多的弹性元件及其变形模态而不断发展。柔性机器人中的连续体机... 在若干刚性杆件机器人作业困难的场合,柔性机器人可轻易完成操作,因而在近十余年成为研究热点。从柔性铰链机器人到连续体机器人再到柔体机器人,柔性机器人通过逐步引入更多的弹性元件及其变形模态而不断发展。柔性机器人中的连续体机器人通常由连续体机构及其驱控、传感组件构成,其形状可描述为平面或空间曲线。介绍多杆连续体机构的多种构型及其应用。自其狭义构型到广义构型,再到广义构型的组合和连接,多种多杆连续体机构的新构型构成了手术机器人、深腔机械臂、康复外骨骼和欠驱动假肢手等新系统,并于其针对的应用场合展示出了优异的作用性能,体现了连续体机构广泛的应用前景。期望所述范例可启发连续体机构在手术治疗、康复服务和工业生产等领域更多的创新设计和应用,从而进一步拓展机器人机构学的研究范畴和理论体系。 展开更多
关键词 连续体机构 差分机构 术机器人 深腔机械臂 假肢 外骨骼
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 MYO臂环 ANDROID 表面肌电信号
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腱驱动假肢手抓取力跟踪性能控制 预览
6
作者 汪融 罗焕新 +1 位作者 钟国梁 邓华 《计算机仿真》 北大核心 2017年第9期314-318,共5页
研究腱驱动假肢手抓取力跟踪性能的控制问题,良好的抓取力控制性能是实现假肢手稳定抓取物体的基础。针对腱驱动假肢手手指关节之间存在的高度耦合和非线性因素以及外界扰动和环境知识等不确定问题,分析了假肢手的抓取过程并建立了接... 研究腱驱动假肢手抓取力跟踪性能的控制问题,良好的抓取力控制性能是实现假肢手稳定抓取物体的基础。针对腱驱动假肢手手指关节之间存在的高度耦合和非线性因素以及外界扰动和环境知识等不确定问题,分析了假肢手的抓取过程并建立了接触空间的抓握模型,提出一种基于模糊滑模控制的腱驱动假肢手抓握力控制方法。仿真和实验结果表明,相对于传统的PID控制和滑模控制方法,采用基于模糊滑模控制方法能够有效的提高抓取力跟踪精度,并使系统具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 假肢 抓取力 接触空间 模糊滑模控制
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人工电触觉反馈对手抓握力的影响 预览
7
作者 许恒 张定国 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期54-59,共6页
目的:为了给受试者提供触觉反馈来完成抓取力的闭环控制,提出各种方法和相应的控制策略,以探究触觉反馈对手抓握力的影响,为假肢手的研究提供参考。方法:主要根据动态系统的输出特性提出了四类考察变量(三种失败次数、完成时间、握... 目的:为了给受试者提供触觉反馈来完成抓取力的闭环控制,提出各种方法和相应的控制策略,以探究触觉反馈对手抓握力的影响,为假肢手的研究提供参考。方法:主要根据动态系统的输出特性提出了四类考察变量(三种失败次数、完成时间、握力的均值和握力的标准差),以及稳定性、快速性和经济性指标,依据上述准则来比较基于经皮电刺激的触觉反馈和无反馈对于控制握力的影响。结果:对于三种失败次数,无反馈模式下的表现均高于触觉反馈模式,尤其是在由摔碎和捏碎引起的失败次数上,无反馈模式下的结果分别为4.3次和4.9次,而电触觉反馈模式下的结果仅为0.6次和0.5次。对于反映时间,无反馈模式下的受试者完成实验的时间为26.4s,而在电触觉反馈模式下,受试者仅用17.7s。在对6个物体的抓取中,电触觉反馈下的握力始终小于无反馈模式下的结果。触觉反馈模式下的等效握力的稳定性要高于无反馈模式下的结果。结论:经皮电刺激的触觉反馈在四类考察变量以及3种目标上均优于无反馈,提示经皮电刺激的触觉反馈对于假肢手握力控制的重要性。随着物体重量的增加,无反馈和经皮电刺激的触觉反馈下抓取力的经济性和稳定性差异逐渐的减小。 展开更多
关键词 经皮电刺激 触觉反馈 假肢 抓握力 闭环控制
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基于FSR的假肢手抓握力控制 预览
8
作者 邓小保 段小刚 邓华 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第12期96-98,102共4页
为了帮助上肢残疾者稳定抓取日常物品,提出了一种基于力敏电阻(FSR)的假肢手抓握力控制方法。FSR采集假肢手抓取力,并根据抓握力及其梯度,建立了假肢手抓握力模糊估计模型。然后将模糊控制器应用于假肢手抓握力控制,并采用试凑法得到... 为了帮助上肢残疾者稳定抓取日常物品,提出了一种基于力敏电阻(FSR)的假肢手抓握力控制方法。FSR采集假肢手抓取力,并根据抓握力及其梯度,建立了假肢手抓握力模糊估计模型。然后将模糊控制器应用于假肢手抓握力控制,并采用试凑法得到模糊控制参数的值。假肢手抓握实验表明:所提出的基于FSR假肢手期望抓握力的估计和抓握力控制的方法是有效的。 展开更多
关键词 假肢 力敏电阻 模糊控制
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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
9
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 人工神经网络 模式识别 指尖力
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欠驱动假肢手的运动学与静力学仿真 预览
10
作者 宋瑞岭 朱向阳 《机械与电子》 2008年第3期 47-50,共4页
应用虚功原理建立了SJT2欠驱动仿人假肢手的抓取静力学模型,实现了抓取操作过程中静力分配的仿真计算。利用0peninventor建立了假肢手的虚拟场景,同时利用Coldet完成了图形仿真系统的碰撞检测功能。利用虚拟仿真系统,实现了对圆柱形... 应用虚功原理建立了SJT2欠驱动仿人假肢手的抓取静力学模型,实现了抓取操作过程中静力分配的仿真计算。利用0peninventor建立了假肢手的虚拟场景,同时利用Coldet完成了图形仿真系统的碰撞检测功能。利用虚拟仿真系统,实现了对圆柱形物体的抓取仿真。 展开更多
关键词 欠驱动 假肢 静力学 仿真
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智能假肢手的生机电集成 被引量:3
11
作者 姜力 杨斌 +4 位作者 黄琦 曾博 樊绍巍 杨大鹏 郭闯强 《机器人》 CSCD 北大核心 2017年第4期387-394,共8页
探讨了智能假肢手生机电集成的关键问题,包括与生机接口功能匹配的灵巧操作机构设计、假肢本体的机电集成、假肢与人体的物理集成界面、双向生机接口集成等.然后,研究了驱动内置型智能假肢手指的集成化设计方法,该手指具有3维力触觉、... 探讨了智能假肢手生机电集成的关键问题,包括与生机接口功能匹配的灵巧操作机构设计、假肢本体的机电集成、假肢与人体的物理集成界面、双向生机接口集成等.然后,研究了驱动内置型智能假肢手指的集成化设计方法,该手指具有3维力触觉、力矩和位置感知功能,且传感器、驱动器和控制器均集成在手指内部.针对神经控制通道与感知反馈通道间的干扰,结合电刺激对肌电信号(EMG)的干扰模型,提出了基于双相电刺激和自适应滤波的干扰抑制方法.实验验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 智能假肢 生机电一体化 集成 生机接口 电刺激
猴子PMd区脑电解码抓握手势及机械手实时控制 预览
12
作者 郑筱祥 王怡雯 +1 位作者 张韶岷 张巧生 《科技创新导报》 2016年第12期167-168,共2页
过去的10年,脑机接口中对上肢有关的伸解码取得了非常大的成功,这给残障人士运动康复带来了希望。但与日常生活息息相关的手部的抓握动作的研究却很少涉及。当前,在解码手势方面有很多初步的工作,但是实时的抓握手势的解码工作还没有被... 过去的10年,脑机接口中对上肢有关的伸解码取得了非常大的成功,这给残障人士运动康复带来了希望。但与日常生活息息相关的手部的抓握动作的研究却很少涉及。当前,在解码手势方面有很多初步的工作,但是实时的抓握手势的解码工作还没有被系统地研究过。该研究首先建立了基于非人灵长类动物的植入式脑机接口平台,训练猕猴完成伸抓动作并记录PMd区的神经信号。通过FKNN算法异步解码出4种抓握手势和休息状态。然后,利用共享控制策略驱动灵巧的机械手完成与猴子相同的动作。结果表明大部分PMd区的神经元对伸抓动作具有调和特性,利用PMd区的神经元的解码正确率可以达到97.1%。在线控制模式中,猴子手的瞬时状态能够被成功解码出来并用于机械手的控制,正确率可以达到85.1%。我们的研究为残疾人士抓握运动的康复提供了新的思路和方法。 展开更多
关键词 抓握解码 运动皮层 假肢控制 实时 脑机接口
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假肢手恒定力量输出的诱发肌电反馈控制研究 预览 被引量:2
13
作者 郭宇峰 侯文生 +2 位作者 吴小鹰 廖彦剑 万小萍 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期904-911,共8页
肌电假肢手的连续动态控制有益于提高假肢手的使用性能和用户对假肢手的交互控制能力,产生持续稳定的力量是假肢手需要完成的一种常见任务,但是疲劳、注意力分散等诸多因素都可能导致肌电信号发生变化从而影响假肢手稳定力量输出。本... 肌电假肢手的连续动态控制有益于提高假肢手的使用性能和用户对假肢手的交互控制能力,产生持续稳定的力量是假肢手需要完成的一种常见任务,但是疲劳、注意力分散等诸多因素都可能导致肌电信号发生变化从而影响假肢手稳定力量输出。本文提出了一种基于电刺激诱发肌电的假肢手稳定力量输出控制方法,通过电刺激尺神经诱发肌电信号对假肢手恒定力量输出进行持续控制。为验证方法可行性,招募了7名健康被试,首先测试了稳定抓握过程中注意力分散对屈肌肌电活动水平的影响,并确定电刺激强度与诱发肌电(M波)幅度的关系模型;在此基础上,测试了电刺激在注意力分散过程中是否能诱发出预期的肌电信号。结果表明注意力分散会引起肌电信号幅度下降,通过电刺激方法可以得到恒定的肌电输出;同时,通过调节刺激参数可以控制诱发肌电强度,可为肌电假肢手的稳定力量输出提供有效的控制信号。 展开更多
关键词 诱发肌电信号 肌电假肢 反馈控制 注意力分散
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用于肌电假肢手控制的表面肌电双线性模型分析 预览 被引量:7
14
作者 王涛 侯文生 +2 位作者 吴小鹰 万小萍 郑小林 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1907-1913,共7页
表面肌电信号(sEMG)被广泛应用于假肢控制,但是由于解剖组织、生理状态等因素使肌电信号表现出较大的个体差异,传统的参数归一化方法需要大样本的训练构建适合用户的肌电控制模型,新近发展起来的一种基于动作因素和个体因素的双线... 表面肌电信号(sEMG)被广泛应用于假肢控制,但是由于解剖组织、生理状态等因素使肌电信号表现出较大的个体差异,传统的参数归一化方法需要大样本的训练构建适合用户的肌电控制模型,新近发展起来的一种基于动作因素和个体因素的双线性模型为肌电假肢控制提供了新的思路。利用指总伸肌的综合强度和肌电活动的空间分布特征构建双线性模型,将指总伸肌肌电活动从神经-肌肉生理机制的角度分解为用户相关的个人因素矩阵和与动作相关的动作模式矩阵。为了验证该模型,设计了食指、中指、无名指在20% MVC 、40% MVC、60% MVC 3个力量水平的单指按压实验,然后利用32通道柔性阵列电极所采集的6名志愿者的指总伸肌sEMG完成双线性模型的构建,在较少的样本训练下实现了对力量水平和手指模式的较好识别。结果表明双线性模型可用于简化肌电假肢接口的训练过程,对肌电假肢手力量和手指动作控制有较大的应用前景。 展开更多
关键词 表面肌电信号(sEMG) 双线性模型 指动作识别 肌电假肢
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新型欠驱动拟人假肢手指的设计与分析 预览
15
作者 朱健 袁昌松 朱向阳 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2008年第2期 40-41,49,共3页
根据欠驱动原理设计了一种用于拟人假肢手的新型欠驱动手指。通过静力学分析得到了手指抓取力的表达式以及影响因素。通过分析和仿真表明,该欠驱动手指结构简单,并具有很强的抓取形状自适应能力,抓取性能优异。这种设计和分析方法为... 根据欠驱动原理设计了一种用于拟人假肢手的新型欠驱动手指。通过静力学分析得到了手指抓取力的表达式以及影响因素。通过分析和仿真表明,该欠驱动手指结构简单,并具有很强的抓取形状自适应能力,抓取性能优异。这种设计和分析方法为拟人假肢手指的设计提供了一种新的思路。 展开更多
关键词 欠驱动机构 拟人假肢 静力学分析 运动仿真
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