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足底驱动型下肢康复机器人的运动学建模与轨迹跟踪控制研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2018年第5期51卷 443-452页

作者：谢胜龙梅江平刘海涛天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300350

为简单、精确地实现对一种由高速开关阀和气动人工肌肉作为驱动控制单元的足底驱动型下肢康复机器人的轨迹跟踪控制,提出了一种基于MATLAB/Simulink的仿真控制模型.基于模块化思想,将该机器人控制系统划分为系统输入模块、位置逆解模块... 详细信息

为简单、精确地实现对一种由高速开关阀和气动人工肌肉作为驱动控制单元的足底驱动型下肢康复机器人的轨迹跟踪控制,提出了一种基于MATLAB/Simulink的仿真控制模型.基于模块化思想,将该机器人控制系统划分为系统输入模块、位置逆解模块、单支链驱动控制模块和位置正解模块.首先对该机器人进行结构分析,在此基础上推导出其运动学正逆解模型,为位置正逆解模块提供理论依据.然后,建立人体下肢运动学模型,带入关节角度数据得到足底运动轨迹,在此基础上用傅里叶级数拟合得到足心和背伸/跖屈角对时间的函数表达式,作为系统的输入模块.最后,采用关节空间控制方法结合各子模块构造出下肢康复机器人控制仿真模型,特别地,采用了实验的方法验证了单支链驱动控制模块的准确性.在此基础上,在MATLAB/Simulink模块中对所建立的系统仿真控制模型进行了仿真.结果表明,所建立的控制模型能够精确地跟踪期望的运动轨迹,从而验证了控制模型和控制方案的精确性和可行性,为实现该机器人的轨迹跟踪控制提供了有效手段.

关键词：足底驱动下肢康复机器人高速开关阀气动人工肌肉轨迹跟踪关节空间控制

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少齿差星轮型减速器的弹性静力学分析

农业工程学报 2013年第24期29卷 49-55页

作者：张俊谢胜龙徐培民童宝宏安徽工业大学机械工程学院马鞍山243032

针对目前少齿差星轮型减速器在机械应用中行星轴承易烧毁的现象,对其进行力学分析以寻求解决的途径。综合考虑内啮合齿轮副、行星轴承的变形以及各轴的扭转变形,构造少齿差星轮型减速器的变形协调条件,并采用子结构法建立该类传动系统... 详细信息

针对目前少齿差星轮型减速器在机械应用中行星轴承易烧毁的现象,对其进行力学分析以寻求解决的途径。综合考虑内啮合齿轮副、行星轴承的变形以及各轴的扭转变形,构造少齿差星轮型减速器的变形协调条件,并采用子结构法建立该类传动系统的弹性静力学模型。通过求解系统的弹性静力学方程,获得系统各环节的受力,并给出了一个运动周期内两相机构的齿轮啮合力、行星轴承力和各曲轴扭矩的变化规律。弹性静力学仿真表明,少齿差星轮型减速器两相机构各环节的受力均呈周期性变化,且二者的变化规律基本相同,仅存在180相位差。两相机构中齿轮副的啮合较为平稳,其啮合力在一个运动周期内仅存在微小波动;但行星轴承的载荷状况较为恶劣,其中星轮轴行星轴承的载荷波动较大,而输入轴行星轴承的载荷幅值较大,这恰与星轮型减速器应用中行星轴承易烧蚀的现象相吻合。该研究可为少齿差星轮型减速器的强度设计和结构优化提供准确的力学依据。

关键词：静力学分析模型变形少齿差星轮型减速器

McKibben型气动人工肌肉研究进展与趋势

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计算机集成制造系统 2018年第5期24卷 1065-1080页

作者：谢胜龙梅江平刘海涛天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300072

鉴于气动人工肌肉固有的结构特点导致其在运动过程中产生迟滞和蠕变等非线性现象,给其精确控制带来了极大的困难,而现有的气动人工肌肉的迟滞理论建模和控制策略尚存在诸多缺陷,阐述了气动人工肌肉运动过程中产生的一系列非线性现象及... 详细信息

鉴于气动人工肌肉固有的结构特点导致其在运动过程中产生迟滞和蠕变等非线性现象,给其精确控制带来了极大的困难,而现有的气动人工肌肉的迟滞理论建模和控制策略尚存在诸多缺陷,阐述了气动人工肌肉运动过程中产生的一系列非线性现象及其原因,从气动人工肌肉静/动态特性建模、迟滞特性建模及控制策略等方面综述和分析其现有研究进展与成果。根据气动人工肌肉结构、迟滞建模和控制策略的发展趋势,给出了气动人工肌肉需要深入研究的方向和解决这些关键问题的途径。

关键词：气动人工肌肉研究进展研究趋势迟滞现象控制策略建模

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双目结构光视觉引导的螺栓自动装配系统设计

计算机集成制造系统 2024年第9期30卷 3061-3070页

作者：张良安李鹏飞谢胜龙安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243000 中国计量大学机电工程学院浙江杭州310000 安徽省工业互联网智能应用与安全工程实验室安徽马鞍山243023

为解决螺栓自动化装配过程中存在的零件位姿快速获取和在弱纹理、反光等复杂场景中实现精确定位等难题,基于双目结构光视觉原理,研制了一套螺栓自动装配系统。首先,通过双目结构光视觉系统获取工件场景的三维信息,涉及光栅条纹图案的获... 详细信息

为解决螺栓自动化装配过程中存在的零件位姿快速获取和在弱纹理、反光等复杂场景中实现精确定位等难题,基于双目结构光视觉原理,研制了一套螺栓自动装配系统。首先,通过双目结构光视觉系统获取工件场景的三维信息,涉及光栅条纹图案的获取、双目标定、多频外差法求解绝对相位、相位校正、极线校正、立体匹配,接着采用欧式聚类对重建的点云数据进行分割,获取单个螺栓的三维点云聚类,然后利用迭代最近点(ICP)算法估计模板点云到目标点云的位姿变换矩阵,识别连接螺栓在空间中的位姿,最后结合机械臂末端进行自动装配拧紧。实验结果表明,整个装配过程可自动完成,单个螺栓拧紧装配时间约为10 s,系统测试平均轴孔对中误差不超过1.20 mm,误差标准差不超过0.11 mm。

关键词：自动装配机器视觉双目结构光 ICP算法多频外差法

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气动肌肉肘关节MPI迟滞模型与补偿控制

农业机械学报 2019年第6期50卷 412-418页

作者：王斌锐芦韩靳明涛谢胜龙中国计量大学机电工程学院

针对气动肌肉驱动的四连杆肘关节输入气压与输出角度间的迟滞进行分析。建立肘关节迟滞的 Prandtl Ishlinskii(PI)模型,采用Levenberg-Marquardt方法辨识模型参数;选择改进Play算子合适的包络函数,设计一种可描述非对称迟滞现象的改进PI... 详细信息

针对气动肌肉驱动的四连杆肘关节输入气压与输出角度间的迟滞进行分析。建立肘关节迟滞的 Prandtl Ishlinskii(PI)模型,采用Levenberg-Marquardt方法辨识模型参数;选择改进Play算子合适的包络函数,设计一种可描述非对称迟滞现象的改进PI(Modified PI, MPI)模型,相较于传统PI模型(Classical-PI, CPI),MPI模型对非对称迟滞曲线拟合度更高。基于MPI模型,设计前馈积分逆补偿器,并与PID组成积分逆补偿控制器(MPI-I-I-PID);完成了MPI-I-I-PID、PID与基于CPI模型的积分逆补偿PID控制器(CPI-I-I-PID)的位置控制仿真。仿真结果表明,MPI-I-I-PID可以减小跟踪误差,提高跟踪精度。在不同负载下进行了控制实验,实验结果表明,随着负载增加,补偿效果减弱,为此在补偿器中加入分段PID,MPI-I-I-pPID可减小抖动幅度,降低肘关节跟踪误差,提高位置控制精度和稳定性,验证了迟滞补偿器的有效性。

关键词：气动肌肉 CPI模型 MPI模型迟滞补偿控制

基于机器视觉与深度学习的飞机防护栅裂纹检测系统

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兵工学报 2023年第2期44卷 507-516页

作者：张良安陈洋谢胜龙刘同鑫安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243000 安徽省工业互联网智能应用与安全工程实验室安徽马鞍山243023 中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

针对传统飞机防护栅裂纹检测中存在的效率低、可靠性差等问题,基于机器视觉技术设计一种飞机防护栅裂纹检测装置,并结合图像处理技术与深度学习原理提出一种飞机防护栅裂纹检测算法。设计飞机防护栅裂纹检测系统,研究防护栅裂纹图像识... 详细信息

针对传统飞机防护栅裂纹检测中存在的效率低、可靠性差等问题,基于机器视觉技术设计一种飞机防护栅裂纹检测装置,并结合图像处理技术与深度学习原理提出一种飞机防护栅裂纹检测算法。设计飞机防护栅裂纹检测系统,研究防护栅裂纹图像识别算法。采集并整理飞机防护栅裂缝图像,研究并制作飞机防护栅裂纹检测数据集;分别以ZF-Net、VGG-16和ResNet-101卷积神经网络作为Faster-RCNN特征提取网络,开展飞机防护栅表面裂纹和缺陷裂纹检测研究。实验结果表明:3种模型均达到了良好的检测精度,其检测精度分别为92.79%、95.12%和97.54%,其中ResNet-101网络检测效果最好,相比于现有的防护栅裂纹机器视觉检测方法,漏检率和虚警率分别下降了22.54%和89.28%,检出率提高了22.54%;ResNet-101网络在不同光照条件下仍有较高的检测精度,检测装置和检测算法有效,可为飞机防护栅的检测提供了新方法。

关键词：飞机防护栅裂纹检测机器视觉深度学习卷积神经网络

维普期刊数据库博看期刊

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短时交通流动态预测系统设计

计算机与数字工程 2016年第9期44卷 1727-1732页

作者：谢生龙延安大学数学与计算机科学学院延安716000

随着交通智能化、城市智慧化的发展,短时交通流动态预测系统在ITS建设中愈显的不可或缺。论文旨在对如何完成一套实用性强、性能高的城市道路短时交通流动态预测系统设计的研究。文章围绕系统的逻辑及物理构架,详细分析了各层次、模块... 详细信息

随着交通智能化、城市智慧化的发展,短时交通流动态预测系统在ITS建设中愈显的不可或缺。论文旨在对如何完成一套实用性强、性能高的城市道路短时交通流动态预测系统设计的研究。文章围绕系统的逻辑及物理构架,详细分析了各层次、模块单元的业务逻辑及主要功能,又根据实际需要规划出了具体的系统功能模块及内部详细的预测处理流程与预测模型构建思想,预测结果模拟、评估与存储的方法,又分析了该系统的应用与行业意义,最后根据整个系统设计思路,实现了针对西安市的短时交通信息动态预测系统的原型开发,验证了设计思路的合理性及科学性。

关键词：短时交通流交通流预测系统设计原型开发

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C语言结构体内存对齐问题浅析

信息通信 2016年第4期29卷 1-3页

作者：谢生龙延安大学数学与计算机科学学院陕西延安716000

"内存对齐"原则上讲是编译器的内在处理机制,对于用户来讲是不可见的,也应该是"透明的",编译器规定将程序中的每个"数据单元"只能放在合适的内存空间段中。然而,C语言的一个很强优势就是具有一定程度的开放性,它允许程序员重置"内存对齐... 详细信息

"内存对齐"原则上讲是编译器的内在处理机制,对于用户来讲是不可见的,也应该是"透明的",编译器规定将程序中的每个"数据单元"只能放在合适的内存空间段中。然而,C语言的一个很强优势就是具有一定程度的开放性,它允许程序员重置"内存对齐"规则,也正是由于这些原因,结构体具体所占内存的大小问题,一直困扰着C语言的部分初学者。文章将在最常见Windows(32)/VC6.0编译环境下,对几种不同类型的结构体所占内存大小进行详细探讨、分析,最后归纳总结了C语言中一般结构体在该坏境下所占内存大小的几个结论及计算方法,希望加深初学者对C语言结构体存储知识的理解。

关键词：内存对齐开放性内存大小结构体

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气动人工肌肉迟滞-蠕变特性研究现状与进展

系统仿真学报 2018年第3期30卷 809-823页

作者：谢胜龙刘海涛梅江平天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300072

针对气动人工肌肉中存在的迟滞及蠕变现象,回顾了其研究历史并总结了国内外主要研究机构的研究现状。从气动人工肌肉迟滞及蠕变现象的特点、产生原因、建模以及基于迟滞模型的控制策略等方面,对现有的研究进展与成果进行了综述。分析了... 详细信息

针对气动人工肌肉中存在的迟滞及蠕变现象,回顾了其研究历史并总结了国内外主要研究机构的研究现状。从气动人工肌肉迟滞及蠕变现象的特点、产生原因、建模以及基于迟滞模型的控制策略等方面,对现有的研究进展与成果进行了综述。分析了目前气动人工肌肉中存在的问题并提出了进一步研究的思路。从目前的发展趋势来看,气动人工肌肉迟滞与蠕变的理论研究还远不充分。迟滞特性建模需要解决因蠕变引起的参数动态变化问题,神经网络建模需解决多环辨识问题,而基于逆模型补偿的控制策略则需要解决模型复杂以及参数敏感问题。

关键词：气动人工肌肉迟滞蠕变逆模型控制