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网联型多元感知下肢康复机器人系统研究

网联型多元感知下肢康复机器人系统研究

作者：孙玉彬江苏理工学院

学位级别：硕士

目前我国脑卒中患病人口已经高居世界首位,随着人口老龄化程度的持续加深,脑卒中导致的疾病负担在我国呈现日益加重的趋势。现今我国康复医疗资源仍不能满足社会需求,康复机器人的研发显得尤为重要,在新冠疫情和5G技术的时代背景下,面... 详细信息

目前我国脑卒中患病人口已经高居世界首位,随着人口老龄化程度的持续加深,脑卒中导致的疾病负担在我国呈现日益加重的趋势。现今我国康复医疗资源仍不能满足社会需求,康复机器人的研发显得尤为重要,在新冠疫情和5G技术的时代背景下,面向家庭和社区远程康复的智慧共享型下肢康复设备将会占据未来下肢康复领域的风口。本文针对目前国内外中小型下肢康复系统功能单一、柔性控制效果差且动作识别率低、缺乏远程指导与陪护等问题,研究设计了一种网联型多元感知下肢康复机器人系统。主要研究内容如下:分析下肢康复机器人系统的设计需求,在传统牵引式下肢康复设备的踝关节引入一个自由度,提出了一种可用于膝关节和踝关节联动控制的训练方式。在传统PID控制器用于单关节运动控制策略的基础之上,加入模糊控制,结合MATLAB/Simulink仿真设计速度环模糊PID控制器,将自适应模糊PID算法应用于单关节运动轨迹的速度控制,从速度响应和振动特性上分析其相比传统PID控制器的性能优势。将插补算法创新性地应用于双关节的联动控制,采用直线插补算法在一维坐标系上的运动控制策略对双关节电机进行协同控制,使得康复过程更贴合真实的运动步态。分别获取腿部压力、角度、表面肌电信号(s EMG),将物理信号与生物信号模型进行结合,设计一种具有稳定可靠识别率的下肢动作识别方法。通过Savitzky-Golay(SG)卷积平滑算法和滑动中值-均值滤波算法去除关节角度和压力信号的噪声,采用足底压力、鞋底压力、关节角度构建下肢动作分类的力位控制模型,采集大腿和小腿部位的双通道s EMG,运用支持向量机(SVM)算法构建肌电感知模型,将力位控制与肌电感知相结合设计混合识别模型,对下肢动作中的屈膝、伸膝、背屈、跖屈四个动作进行分类,通过实验测试识别率,验证模型的可行性与有效性。创新性地提出“1+3”多终端界面的设计思想,1个手持触控终端和3个康复陪护终端,涵盖康复训练、远程指导、康复评估与家人陪护。采用STM32F407作为主控制器,使用Free RTOS系统和Littlev GL图形库设计手持人机交互触控终端,提供被动训练、主动训练、前叉训练多种康复训练模式,支持主题切换,优化视觉体验;远程交互物联网康复平台和RDS云端数据库可实现状态观测和历史数据存储,医师可远程掌握患者康复动向,下发康复建议到手持终端,使医师能够一对多的对患者进行指导;康复陪护APP能够帮助家人远程掌握患者的康复状态,康复设备在紧急情况下可向手机终端发送陪护提醒;康复评估客户端用于下肢关节角度、肌力、肌电的定量评估,辅助医师阶段性评估患者下肢的恢复状况,更好的制定康复训练计划。从控制效果、识别效果、系统运行流畅度对以上研究进行测试与分析。测试结果表明,设计的模糊PID控制器相比传统PID控制器速度响应的上升时间缩短了约0.846s,调节时间缩短了约1.23s,电机振动得到了明显减弱,能够更早的使运动进入稳定状态;设计的力位控制模型对下肢四种动作的综合识别准确率为0.925,肌电感知模型的综合识别准确率为0.9438,两种模型结合后的混合识别模型综合识别准确率达到了0.96,验证了基于物理信号和生物信号设计的混合识别模型的可行性与有效性;对“1+3”多终端界面进行设备连接、数据通信、运行流畅度测试,结果表明系统可以完成复杂的数据处理,提供丰富的训练功能,满足下肢康复机器人系统的设计需求。

关键词：下肢康复多元感知动作分类远程指导康复评估

基于注意力机制和多尺度残差网络的单图像超分辨率重建研究

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基于注意力机制和多尺度残差网络的单图像超分辨率重建研究

作者：孙玉彬西南大学

学位级别：硕士

单图像超分辨率重建在许多领域有着广泛的应用,借助这项技术,可以降低图像传输的宽带要求,提高遥感观测和病变组织定位精度。采用多尺度特征提取结构的卷积神经网络能够从低分辨率输入中获取大量信息,但特征提取过程中对不同通道和不同... 详细信息

单图像超分辨率重建在许多领域有着广泛的应用,借助这项技术,可以降低图像传输的宽带要求,提高遥感观测和病变组织定位精度。采用多尺度特征提取结构的卷积神经网络能够从低分辨率输入中获取大量信息,但特征提取过程中对不同通道和不同空间上的信息是同等对待的,导致不同频率的信息混杂在一起,存在大量无效信息冗余的问题,限制了网络输出图像的质量。本研究构造了并联卷积注意力模块(Parallel Convolution Block Attention Module,PCAM)和带方差池化的卷积注意力模块(Convolution Block Attention Module with Variance Pooling,CAVP),并分别将Convolutional Block Attention Module(CBAM)、PCAM和CAVP嵌入多尺度残差块,构造了三种注意力增强的多尺度残差模块,利用注意力机制重新校准重要部分的特征响应,增加获取有用信息的比例。通过对比实验证明,CBAM模块对多尺度残差块具有相对较好的调制效果。本文还提出了逐步融合特征的特征提取子网(Feature Extraction Sub-network Based on Gradually Integrate Features,GFENet)和一次性融合特征的特征提取子网(Feature Extraction Sub-network Based on One Time Feature Fusion,OFENet),它们分别以逐步和一次性两种方式融合模型中不同层级的特征信息。定量和定性实验表明,OFENet与CBAM结合得到的基于一次性融合特征的CBAM增强多尺度残差网络(CBAM-enhanced Multi-scale Residual Network Based on One Time Feature Fusion,OCMRN)性能最佳。当上采样比例为×2和×3时,OCMRN重建效果优于Laplacian Pyramid Super-Resolution Network(LapSRN)、Multi-scale Residual Network(MSRN)和Enhanced Deep Super-resolution Network(EDSR)等先进模型,输出图像中不同线条的区分度更加明显。当上采样比例为×4和×8时,OCMRN的性能接近EDSR,但其参数量不到EDSR的一半。说明本研究提出的OCMRN在图像超分辨率重建性能和模型复杂度之间实现了最优的折衷,具有良好的有效性和先进性。

关键词：超分辨率注意力机制卷积神经网络多尺度残差网络

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环境友好润滑油的发展及其摩擦学研究现状

摩擦学学报 2008年第4期28卷 381-387页

作者：孙玉彬胡丽天薛群基中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室

介绍了环境友好润滑油及其生物降解性能、生态毒性典型试验方法和环境友好润滑油的发展概况及发展现状.阐明了我国开发植物油基环境友好型润滑油的重大意义,并指出新一代绿色多功能环境友好润滑油添加剂已成为添加剂领域的主要发展方向... 详细信息

介绍了环境友好润滑油及其生物降解性能、生态毒性典型试验方法和环境友好润滑油的发展概况及发展现状.阐明了我国开发植物油基环境友好型润滑油的重大意义,并指出新一代绿色多功能环境友好润滑油添加剂已成为添加剂领域的主要发展方向之一.

关键词：环境友好润滑油添加剂生物降解性能摩擦学

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试论风电机组在用润滑脂的监测

风力发电 2017年第1期24卷 36-43,50页

作者：孙玉彬龙源(北京)风电工程技术有限公司北京100034

本文论述了开展风电机组在用脂进行监测的必要性，叙述了在用润滑脂的使用性能，分析了导致存用润滑脂使用过程中衰变劣化最终失效的原因，给出了在用润滑脂的重要监控指标和风电机组润滑脂诊断标准（报废指标），提出了现场便携式监测... 详细信息

本文论述了开展风电机组在用脂进行监测的必要性，叙述了在用润滑脂的使用性能，分析了导致存用润滑脂使用过程中衰变劣化最终失效的原因，给出了在用润滑脂的重要监控指标和风电机组润滑脂诊断标准（报废指标），提出了现场便携式监测是比实验室离线监测更为现实的监测方式的建议。

关键词：风电机组润滑管理油液监测在用润滑脂

试论风电机组偏航、变桨减速齿轮箱的润滑管理

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风力发电 2017年第3期24卷 1-7,14页

作者：孙玉彬龙源(北京)风电工程技术有限公司北京100034

本文在阐述风电机组偏航、变桨减速齿轮箱润滑管理必要性的基础上，分析了目前风电场在风电机组偏航、变桨减速齿轮箱润滑管理的现状，并提出了润滑管理的具体措施。

关键词：油液监测润滑管理风电机组变桨减速齿轮箱偏航减速齿轮箱

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两则化学演示实验的改进

教学仪器与实验（中学版） 2000年第10期16卷 15-16页

作者：孙玉彬山东滨洲师范专科学校化学系 256600

本文针对高中化学中的硫与铁粉反应实验及碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应速度快慢的比较实验中所存在的问题。

关键词：化学演示实验化学教学高中化学铁粉硫

在D2、D2h、C2v点群分子体系中标准化选择坐标系的必要性

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滨州教育学院学报 1999年第3期 53-55页

作者：孙玉彬 256605 滨州教育学院电教中心!山东滨州

运用对比的方法，从以原子轨函为基求取对称性匹配函数时，可约表示约化为不可约表示的方式依赖于特定的坐标系，求得的对称性匹配函数所属不可约表示的对称类型以及分子正则振动方式所属不可约表示的类型依赖于坐标系等角度，阐述了用... 详细信息

运用对比的方法，从以原子轨函为基求取对称性匹配函数时，可约表示约化为不可约表示的方式依赖于特定的坐标系，求得的对称性匹配函数所属不可约表示的对称类型以及分子正则振动方式所属不可约表示的类型依赖于坐标系等角度，阐述了用群论方法处理属于D2、D2h、C2v点群的分子体系时标准化选择坐标系的必要性。

关键词：点群分子体系不可约表示笛卡儿坐标系

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微创穿刺治疗颅内血肿80例临床分析

中国现代药物应用 2009年第2期3卷 84-85页

作者：孙玉彬黑龙江省五常市人民医院 150200

脑出血是基层医院的常见病、多发病.一直以来,人们不断探索治疗脑出血的有效途径.北京万特宝公司生产的YL-I颅内血肿粉碎穿刺针为临床医牛治疗该病提供了可能.本院两年来与神经内科联手应用此针取得了良好的治疗效果.

关键词：微创穿刺针颅内血肿

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手术治疗慢性硬膜下血肿39例临床分析

中国现代药物应用 2009年第4期3卷 60-61页

作者：孙玉彬黑龙江省五常市人民医院 150200

目的总结慢性硬膜下血肿手术治疗的经验及疗效。方法回顾性分析39例慢性硬膜下血肿患者的临床及神经影像学特征、手术方法和经验。结果39例患者均采用钻孔冲洗引流术,其中2例患者改行开颅血肿清除术。36例治愈,2例术后症状无改善,经原... 详细信息

目的总结慢性硬膜下血肿手术治疗的经验及疗效。方法回顾性分析39例慢性硬膜下血肿患者的临床及神经影像学特征、手术方法和经验。结果39例患者均采用钻孔冲洗引流术,其中2例患者改行开颅血肿清除术。36例治愈,2例术后症状无改善,经原钻孔再次引流手术后治愈,1例因引流管移位进入脑组织致术后出现偏瘫或偏瘫加重。结论慢性硬膜下血肿的首选方法是钻孔引流术,对于包膜肥厚或血肿尚未完全液化者,宜采用骨瓣开颅手术治疗。

关键词：硬膜下血肿手术影像学