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尾部带有推进器的水下蛇形机器人的高效运动模式

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机器人 2023年第4期45卷 462-471页

作者：高明孔德天任超张婧一马书根天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 立命馆大学机器人系日本滋贺525-8577

目前水下机器人已经在海洋开发中的探查、监控、搜救和维护等领域广泛应用。而水下蛇形机器人作为多关节、高灵活性的水下机器人,在运动效率、功能执行、环境适应、自主学习等方面相比传统水下机器人更具优势。本文针对一类尾部带有推... 详细信息

目前水下机器人已经在海洋开发中的探查、监控、搜救和维护等领域广泛应用。而水下蛇形机器人作为多关节、高灵活性的水下机器人,在运动效率、功能执行、环境适应、自主学习等方面相比传统水下机器人更具优势。本文针对一类尾部带有推进器的水下蛇形机器人的运动效率问题,提出了一种结合蜿蜒运动和推进器推进的高效运动模式。首先建立水下蛇形机器人动力学模型。然后通过运输经济度量法来评价蛇形机器人的运动效率,基于此评价方法采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对3个蜿蜒步态参数(关节运动的幅值、关节运动的频率、关节之间的相位角偏差)和推进器推力共4个运动参数进行仿真优化。优化结果表明,在3种运动模式中:在低速段采用蜿蜒模式效率最高;在中速段,采用蜿蜒运动与推进器推进相结合的混合运动模式效率最优,该情况下不仅能够达到蜿蜒模式难以达到的速度,而且整体的运动效率高于推进器模式;在高速段,仅由推进器提供动力具有最高的运动效率和最大前向运动速度。最后,通过水池实验,验证了所提出的运动模式的有效性,该模式可以最大程度地发挥带有推进器的水下蛇形机器人的运动能力,提高机器人的运动效率,并延长其电池续航时间。

关键词：水下蛇形机器人推进器多目标优化高效运动 NSGA-Ⅱ 蜿蜒步态

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分块稀疏信号1-bit压缩感知重建方法

物理学报 2017年第18期66卷 13-21页

作者：丰卉孙彪马书根天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 立命馆大学机器人系滋贺5258577

1-bit压缩感知理论指出:对稀疏信号进行少量线性投影并对投影信号进行1-bit量化,该1-bit信号包含足够的信息,从而能对原始信号进行高精度重建.然而,当信号难以进行稀疏表达时,传统1-bit压缩感知算法无法精确重建原始信号.前期研究表明,... 详细信息

1-bit压缩感知理论指出:对稀疏信号进行少量线性投影并对投影信号进行1-bit量化,该1-bit信号包含足够的信息,从而能对原始信号进行高精度重建.然而,当信号难以进行稀疏表达时,传统1-bit压缩感知算法无法精确重建原始信号.前期研究表明,分块稀疏模型作为一种特殊的结构型稀疏模型,对于难以用传统稀疏模型进行表达的信号具有较好的表达作用.本文提出了一种针对分块稀疏信号的1-bit压缩感知重建方法,该方法利用分块稀疏的统计特性对信号进行数学建模,通过变分贝叶斯推断方法进行信号重建并在光电容积脉搏波(photoplethysmography)信号上进行了实验验证.实验结果表明,与现有1-bit压缩感知重建方法相比,本文方法重建精度更高,且收敛速度更快.

关键词： 1-bit压缩感知变分贝叶斯推断分块稀疏

正骨手法复位小夹板固定治疗成人前臂双骨折的临床疗效

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中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 2023年第11期 94-96页

作者：马书根武邑县武邑镇卫生院河北衡水053400

探讨正骨手法复位小夹板固定治疗成人前臂双骨折的临床疗效。方法我院于2022年1月至2023年1月收治68例成人前臂双骨折患者,随机将其分为两组,即对照组和研究组,分别施行切开复位钢板内固定术与正骨手法复位小夹板固定术治疗,比较两组... 详细信息

探讨正骨手法复位小夹板固定治疗成人前臂双骨折的临床疗效。方法我院于2022年1月至2023年1月收治68例成人前臂双骨折患者,随机将其分为两组,即对照组和研究组,分别施行切开复位钢板内固定术与正骨手法复位小夹板固定术治疗,比较两组患者的治疗效果。结果研究组的手术优良率为97.05%,其显著高于对照组的73.52%(P<0.05);研究组的住院时间为(5.65±1.62)d,骨折愈合时间为(6.03±1.22)周,其短于对照组的(8.76±1.57)周(P<0.05);研究组的疼痛评分为(1.47±0.70)分,其显著低于对照组的(2.35±0.62)分(P<0.05);研究组的心理健康为(85.79±6.14)分,情感角色为(85.18±7.26)分,社会功能为(84.47±6.66)分,活力为(85.18±6.43)分,一般健康为(85.15±7.25)分,躯体疼痛为(85.22±7.25)分,生理机能为(85.83±6.46)分,其显著高于对照组的(77.62±6.74)分、(77.45±7.13)分、(78.36±6.15)分、(78.26±6.25)分、(78.34±6.78)分、(78.18±5.93)分、(78.25±6.18)分和(78.33±6.47)分(P<0.05);研究组的并发症发生率为2.94%,其显著低于对照组的20.58%(P<0.05)。结论在成人前臂双骨折中采用正骨手法复位小夹板固定可发挥较好的疗效,既能够改善患者的身心状态,又能帮助其减轻经济压力,让其得到更快康复。

关键词：正骨手法复位小夹板固定成人前臂双骨折疗效

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手法复位治疗骨折性肘关节脱位临床效果评价

中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 2023年第11期 54-57页

作者：马书根武邑县武邑镇卫生院河北衡水053400

探讨手法复位治疗骨折性肘关节脱位临床效果。方法我院于2022年1月至2023年1月收治62例骨折性肘关节脱位患者,随机将其分为两组,即对照组和试验组,分别施行手术切开内固定与手法复位外固定治疗,比较两组患者的治疗效果。结果试验组的... 详细信息

探讨手法复位治疗骨折性肘关节脱位临床效果。方法我院于2022年1月至2023年1月收治62例骨折性肘关节脱位患者,随机将其分为两组,即对照组和试验组,分别施行手术切开内固定与手法复位外固定治疗,比较两组患者的治疗效果。结果试验组的手术用时、疼痛缓解时间、肿胀消退时间和骨折愈合时间明显短于对照组(P<0.05);试验组的疼痛评分为(37.12±1.15)分,运动评分为(18.29±1.46)分,稳定性评分为(9.27±1.04)分,日常生活功能评分为(23.17±1.43)分,其显著高于对照组的(31.92±1.08)分、(12.83±1.72)分、(6.06±1.12)分和(16.28±1.17)分(P<0.05);试验组的体能影响评分为(45.39±6.58)分,精神影响评分为(46.18±6.80)分,一般健康评分为(55.27±6.54)分,心理健康评分为(51.83±6.18)分,身体疼痛评分为(48.38±6.84)分,精力评分为(52.84±7.58)分,其显著高于对照组的(32.71±4.24)分、(39.73±5.41)分、(42.69±5.28)分、(43.56±5.76)分、(35.58±4.73)分和(40.35±4.73)分(P<0.05);试验组的并发症发生率为3.22%,其显著低于对照组的19.35%(P<0.05)。结论在骨折性肘关节脱位中运用手法复位治疗既能够提高治疗效率,控制疾病发展以及并发症的发生,又能改善患者的肘关节功能,保障其生活质量。

关键词：手法复位骨折性肘关节脱位临床效果

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蛇形机器人行波运动的研究

机械工程学报 2004年第12期40卷 38-43页

作者：陈丽王越超马书根李斌中国科学院沈阳自动化研究所机器人重点实验室沈阳110016

对蛇形机器人的行波运动机理进行了研究,基于Serpenoid曲线建立了蛇形机器人行波运动的形状控制模型、运动学模型、机构动力学模型及环境动力学模型,给出了求解过程。仿真结果表明:在行波运动中,各关节输入力矩大小呈周期变化,且随其与... 详细信息

对蛇形机器人的行波运动机理进行了研究,基于Serpenoid曲线建立了蛇形机器人行波运动的形状控制模型、运动学模型、机构动力学模型及环境动力学模型,给出了求解过程。仿真结果表明:在行波运动中,各关节输入力矩大小呈周期变化,且随其与蛇体重心距离的增加而减小。蛇体中心关节的最大输入力矩为蛇形机器人所需最大输入力矩。对称关节输入力矩幅值变化规律相同,但相差不同;运动初始弯角保持不变,关节输入力矩随着环境摩擦因数的增加而增加。环境摩擦因数保持不变,关节输入力矩随着初始弯角的增加而减小。

关键词：蛇形机器人行波运动形状控制运动学模型动力学模型

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一种可重构蛇形机器人的研究

中国机械工程 2003年第16期14卷 1351-1353页

作者：陈丽王越超马书根李斌中国科学院沈阳自动化研究所

提出了一种新型的可重构蛇形机器人机构。该机构主要特点是单关节结构模块化 ,具有可适应地面形状变化的柔性连接环节和类似于蛇腹鳞摩擦特性的机构底部 ,手动可重构 ,当单自由度关节轴线互相平行连接时 ,该机构可实现多种平面运动形式 ... 详细信息

提出了一种新型的可重构蛇形机器人机构。该机构主要特点是单关节结构模块化 ,具有可适应地面形状变化的柔性连接环节和类似于蛇腹鳞摩擦特性的机构底部 ,手动可重构 ,当单自由度关节轴线互相平行连接时 ,该机构可实现多种平面运动形式 ,当单自由度关节轴线垂直依次连接时 ,形成的蛇形机器人具有两自由度的关节 ,可进行多种空间运动。试验结果证实 ,该蛇形机构重量轻、控制简单、运动灵活。

关键词：可重构蛇形机器人平面运动空间运动

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蛇形机器人侧向运动的研究

机器人 2003年第3期25卷 246-249页

作者：陈丽王越超马书根李斌沈阳自动化研究所机器人重点实验室

本文提出了一种新型蛇形机器人机构 ,建立了其空间运动学模型 ,实现了蛇形机器人的两种侧向运动 :侧向蜿蜒运动和侧向滚动 ,前者通过调节两个异相波的频率比 ,实现了任意方向的侧向运动 .后者通过控制运动波的幅值变化 ,实现了各种形式... 详细信息

本文提出了一种新型蛇形机器人机构 ,建立了其空间运动学模型 ,实现了蛇形机器人的两种侧向运动 :侧向蜿蜒运动和侧向滚动 ,前者通过调节两个异相波的频率比 ,实现了任意方向的侧向运动 .后者通过控制运动波的幅值变化 ,实现了各种形式的纯侧向移动 ,当幅值足够大时。

关键词：蛇形机器人侧向运动超冗余度机器人系统运动机理运动模式

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一种具有三维运动能力的蛇形机器人的研究

机器人 2004年第6期26卷 506-509页

作者：李斌马书根王越超陈丽汪洋中国科学院沈阳自动化研究所机器人学重点实验室辽宁沈阳110016

分析了生物蛇的 3种典型运动模式 ,介绍了研制出的具有三维运动能力的蛇形机器人 ,实现了生物蛇的

关键词：蛇形机器人三维运动运动模式

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蛇形机器人的转弯和侧移运动研究

机械工程学报 2004年第10期40卷 119-123,128页

作者：叶长龙马书根李斌王越超中国科学院沈阳自动化研究所机器人学重点实验室沈阳110016 日本国立茨城大学工学部

介绍了沈阳自动化研究所研制的蛇形机器人机械结构和控制结构。在分析蛇形曲线的基础上,提出幅值调整法、相位调整法和侧移调整法三种新方法,来处理蛇形机器人侧向滑动带来的方位偏转和完成蛇形机器人自主转弯控制,并给出几种方法的量... 详细信息

介绍了沈阳自动化研究所研制的蛇形机器人机械结构和控制结构。在分析蛇形曲线的基础上,提出幅值调整法、相位调整法和侧移调整法三种新方法,来处理蛇形机器人侧向滑动带来的方位偏转和完成蛇形机器人自主转弯控制,并给出几种方法的量化关系,建立动力学仿真模型进行了运动仿真。幅值调整法虽然使蛇形机器人转弯角度受到限制但却保证了运动的连续性和稳定性。相位调整法能够使蛇形机器人准确地完成转弯运动。侧移调整法能够实现蛇形机器人前进过程中的侧向位置调整,同时保证运动方向的准确性。将上述方法应用到蛇形机器人的控制中,用仿真和试验验证了以上方法的有效性。

关键词：蛇形机器人蛇形曲线幅值调整法相位调整法侧移