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Optimal Variable Stiffness Control and Its Applications in Bionic Robotic Joints:A Review

Journal of Bionic Engineering 2023年第2期20卷 417-435页

作者： Yuanxi Sun yuntao tang Jia Zheng Dianbiao Dong Long Bai State Key Laboratory of Mechanical Transmission Chongqing UniversityChongqing400044China School of Advanced Manufacturing Engineering Chongqing University of Posts and TelecommunicationsChongqing400065China School of Mechanical Engineering Northwestern Polytechnical UniversityXi’an710072China

Variable Stiffness Actuation(VSA)is an efficient,safe,and robust actuation technology for bionic robotic joints that have emerged in recent *** introducing a variable stiffness elastomer in the actuation system,the mechanical-electric energy conversion between the motor and the load could be adjusted on-demand,thereby improving the performance of the actuator,such as the peak power reduction,energy saving,bionic actuation,*** present,the VSA technology has achieved fruitful research results in designing the actuator mechanism and the stiffness adjustment servo,which has been widely applied in articulated robots,exoskeletons,prostheses,***,how to optimally control the stiffness of VSAs in different application scenarios for better actuator performance is still challenging,where there is still a lack of unified cognition and ***,from the perspective of optimal VSA performance,this paper first introduces some typical structural design and servo control techniques of common VSAs and then explains the methods and applications of the Optimal Variable Stiffness Control(OVSC)approaches by theoretically introducing different types of OVSC mathematical models and summarizing OVSC methods with varying optimization goals and application scenarios or *** addition,the current research challenges of OVSC methods and possible innovative insights are also presented and discussed in-depth to facilitate the future development of VSA control.

关键词： Bionic robotic joint Variable stiffness actuator Optimal control Robotics Controller design

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Review of Recent Progress in Robotic Knee Prosthesis Related Techniques:Structure,Actuation and Control

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Journal of Bionic Engineering 2021年第4期18卷 764-785页

作者： Yuanxi Sun Hao tang yuntao tang Jia Zheng Dianbiao Dong Xiaohong Chen Fuqiang Liu Long Bai Wenjie Ge Liming Xin Huayan Pu Yan Peng Jun Luo State Key Laboratory of Mechanical Transmission Chongqing UniversityChongqing 400044China School of Mechanical Engineering Tianjin UniversityTianjin 300072China College of Mechanical Engineering Chongqing UniversityChongqing 400044China School of Advanced Manufacturing Engineering Chongqing University of Posts and TelecommunicationsChongqing 400065China School of Mechanical Engineering Northwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China Department of Mechanical Engineering Vrije Universiteit Brussel1050 BrusselsBelgium Department of Mechanical&Industrial Engineering University of TorontoToronto M5S 2E8Canada Research Institute of Unmanned Surface Vessel(USV)Engineering Shanghai UniversityShanghai 200444China

As the essential technology of human-robotics interactive wearable devices,the robotic knee prosthesis can provide above-knee amputations with functional knee compensations to realize their physical and psychological social *** the development of mechanical and mechatronic science and technology,the fully active knee prosthesis that can provide subjects with actuating torques has demonstrated a better wearing performance in slope walking and stair ascent when compared with the passive and the semi-active ***,with intelligent human-robotics control strategies and algorithms,the wearing effect of the knee prosthesis has been greatly enhanced in terms of stance stability and swing ***,to help readers to obtain an overview of recent progress in robotic knee prosthesis,this paper systematically categorized knee prostheses according to their integrated functions and introduced related research in the past ten years(2010−2020)regarding(1)mechanical design,including uniaxial,four-bar,and multi-bar knee structures,(2)actuating technology,including rigid and elastic actuation,and(3)control method,including mode identification,motion prediction,and automatic *** and qualitative analysis and comparison of robotic knee prosthesis-related techniques are *** development trends are concluded as follows:(1)bionic and lightweight structures with better mechanical performance,(2)bionic elastic actuation with energy-saving effect,(3)artificial intelligence-based bionic prosthetic ***,challenges and innovative insights of customized lightweight bionic knee joint structure,highly efficient compact bionic actuation,and personalized daily multi-mode gait adaptation are also discussed in-depth to facilitate the future development of the robotic knee prosthesis.

关键词： bionic robotic knee prosthesis prosthetic knee mechanism actuation control

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在文化转型中重塑城市道德人格——基于湖南省衡阳市的实证研究

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伦理与文明 2016年第1期 256-273,285页

作者：唐云涛湖南省衡阳市委党校

集体道德人格的塑造是社会转型期道德建设的根本任务,而文化转型是完成这一任务的必由路径。本文通过分析湖湘文化发源地——湖南衡阳这一中部欠发达城市所面临的认知意向、行为意向、价值取向等方面所受到的文化冲击,探讨了我国中等城... 详细信息

集体道德人格的塑造是社会转型期道德建设的根本任务,而文化转型是完成这一任务的必由路径。本文通过分析湖湘文化发源地——湖南衡阳这一中部欠发达城市所面临的认知意向、行为意向、价值取向等方面所受到的文化冲击,探讨了我国中等城市推进文化转型以重塑当代道德人格的目标与路径。

关键词：文化转型重塑道德人格

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模板法制备空心球形Li4Ti5O12负极材料及其电化学性能研究

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哈尔滨工程大学学报 2020年第7期41卷 1094-1098页

作者：郑杰昌魏勇唐云涛赵振博陈程成国家市场监督管理总局缺陷产品管理中心北京100820 工业和信息化部电子第五研究所广东广州510610

为提高锂离子电池负极材料钛酸锂的倍率性能,本文采用软模板法制备具有空心结构的钛酸锂(Li4Ti5O12),并研究了其电化学储锂性能。通过调节模板剂十二胺的添加量,控制形成空心球形结构的TiO2前驱体,再利用化学锂化,制得继承空心球形结构... 详细信息

为提高锂离子电池负极材料钛酸锂的倍率性能,本文采用软模板法制备具有空心结构的钛酸锂(Li4Ti5O12),并研究了其电化学储锂性能。通过调节模板剂十二胺的添加量,控制形成空心球形结构的TiO2前驱体,再利用化学锂化,制得继承空心球形结构的Li4Ti5O12。XRD、SEM分析表明所制备的Li4Ti5O12为纯相,且其形貌均匀,空心结构明显。对其进行电化学性能测试表明:该空心球状Li4Ti5O12电极材料具有优良的电化学性能,其首周容量为170 mAh/g,循环100周后容量仍能保持155 mAh/g以上,并且表现出优异的倍率性能,在5、20、80 C下的放电容量分别为135、115、100 mAh/g。

关键词：钛酸锂空心球形模板法负极材料锂离子电池高倍率电化学钛基氧化物

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蛇足石杉赖氨酸脱羧酶基因的克隆、原核表达及其功能分析

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生物工程学报 2014年第8期30卷 1299-1307页

作者：杜次李菁唐云涛彭清忠吉首大学生物资源与环境科学学院湖南吉首416000 植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室湖南吉首416000

赖氨酸脱羧酶(Lysine decarboxylase,LDC)是抗老年痴呆药——石杉碱甲生物合成的第一个酶。为了研究蛇足石杉中LDC的特性和功能,以其总RNA为模板,通过RT-PCR扩增得到2个赖氨酸脱羧酶基因LDC1和LDC2,克隆至pMD?19-T中测序发现,两基因同... 详细信息

赖氨酸脱羧酶(Lysine decarboxylase,LDC)是抗老年痴呆药——石杉碱甲生物合成的第一个酶。为了研究蛇足石杉中LDC的特性和功能,以其总RNA为模板,通过RT-PCR扩增得到2个赖氨酸脱羧酶基因LDC1和LDC2,克隆至pMD?19-T中测序发现,两基因同源性为95.3%,分别编码212和202个氨基酸。将两基因引入pET-32a(+)构建重组表达质粒pET-32a(+)/LDC1和pET-32a(+)/LDC2,分别转入BL21(ED3)中进行诱导表达,在30℃条件下获得可溶性表达产物Trx-LDC1和Trx-LDC2;采用Ni-NTA亲和层析法纯化目的蛋白,建立酶促反应体系分析其脱羧酶活性,薄层层析(TLC)检测表明重组融合蛋白Trx-LDC1和Trx-LDC2均能催化赖氨酸脱羧生成尸胺。利用生物信息学软件分析发现LDC1和LDC2理化性质存在差异,但预测的二级结构和三维结构基本一致。

关键词：蛇足石杉赖氨酸脱羧酶基因克隆原核表达酶活性结构预测

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GNSS技术在滑坡应急变形监测中的应用

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黄金 2016年第5期37卷 70-75页

作者：汤运涛中国人民武装警察部队黄金第九支队

通过对某矿山选矿厂附近山体滑坡应急变形监测的实例分析,简要介绍了GNSS技术在滑坡变形监测应用中的方法、监测周期及监测点的位置选定;通过对监测数据进行处理及简要分析,对所生成的位移变化曲线图进行解读,得出了该山体稳定、没有明... 详细信息

通过对某矿山选矿厂附近山体滑坡应急变形监测的实例分析,简要介绍了GNSS技术在滑坡变形监测应用中的方法、监测周期及监测点的位置选定;通过对监测数据进行处理及简要分析,对所生成的位移变化曲线图进行解读,得出了该山体稳定、没有明显趋向性位移的结论,为宿营区安全性评估提供了依据。该文体现出GNSS技术在变形监测实际应用中的价值与优势,为类似滑坡应急变形监测作业案例提供参考。

关键词： GNSS技术山体滑坡应急变形监测安全性评估

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GNSS技术在矿区控制测量中的应用

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黄金科学技术 2015年第2期23卷 76-82页

作者：汤运涛武警黄金第九支队海南海口571127

GNSS包括GPS、GLONASS、GALILEO和BDS四大卫星定位系统,研究发现相比单一的GPS定位系统,GNSS多星系统在定位精度、系统可靠性及安全性方面具有明显优势。在介绍多星座组合导航算法及系统定位原理的基础上,结合中海达V30接收机在控制网... 详细信息

GNSS包括GPS、GLONASS、GALILEO和BDS四大卫星定位系统,研究发现相比单一的GPS定位系统,GNSS多星系统在定位精度、系统可靠性及安全性方面具有明显优势。在介绍多星座组合导航算法及系统定位原理的基础上,结合中海达V30接收机在控制网设计及控制点位布设方面的灵活性,阐述了GNSS技术在广东省阳山县某矿区控制测量中的实际应用情况。HGO软件在内业数据处理各环节的操作表明,HGO解算的数据成果精度大幅提升,点位平面中误差由原来的16.3 mm提高到4.78 mm。同时,GNSS技术在矿区控制测量中能克服地形复杂及植被覆盖区带来的不利影响,有效提高作业效率,从而达到理论技术指导生产的目的。

关键词： HGO软件 GNSS多星系统控制网矿区测量广东省

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垃圾发电厂自动化技术研究

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电工技术 2018年第8期 87-88页

作者：汤云涛北京首钢生物质能源科技有限公司北京10010

介绍对实践中的垃圾发电厂电气自动化系统、机炉自动化系统、焚烧炉烟气监测系统的研究。

关键词：垃圾发电厂自动化技术

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喀斯特关键带水-土-气CO2分压垂直转化特征及影响因素

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地理学报 2020年第5期75卷 1008-1021页

作者：汪炎林周忠发薛冰清李坡田衷珲张结汤云涛贵州师范大学喀斯特研究院/地理与环境科学学院贵阳550001 贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地贵阳550001 国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心贵阳550001 贵州省喀斯特洞穴(旅游)资源开发利用工程技术研究中心贵阳550001

喀斯特关键带是碳循环在岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的主要综合作用区域,各层相互作用形成不同的反应体系,其中,CO2扮演了十分重要的作用。通过对双河洞洞穴上覆土壤及洞穴水及空气CO2浓度的监测,采用数理统计分析方法,根据碳酸平衡... 详细信息

喀斯特关键带是碳循环在岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的主要综合作用区域,各层相互作用形成不同的反应体系,其中,CO2扮演了十分重要的作用。通过对双河洞洞穴上覆土壤及洞穴水及空气CO2浓度的监测,采用数理统计分析方法,根据碳酸平衡系统理论对CO2的垂直向转化特征进行系统分析。结果表明:CO2的垂直向转化过程受洞穴内外部气温变化、滴水pH及脱气沉积过程的影响,其供给来源、离子饱和状况在雨季和旱季存在明显差异;雨季时,大气降水在土壤中下渗速度较快,构成一个相对稳定的封闭环境,土壤、表层喀斯特带对渗透水CO2补充作用较弱,渗透水中CO2分压(即PCO2)变化范围在0.035~0.126 vol%,洞内水—气CO2分压(△lg PCO2> 0),洞穴水具有溶蚀性,此时表层喀斯特带下部中的CO2应为洞穴水CO2的主要来源;旱季时,由于降水量较小,渗透水有充分时间接受土壤与表层喀斯特带CO2补充,构成开放系统,渗透水变化范围为0.038 vol%~0.095 vol%,更有利于发生先期沉积过程(PCP),此时洞内空气PCO2小于洞穴水(△lg PCO2<0),促使滴水在洞内再次发生沉积、形成沉积物,此时土壤和表层喀斯特带均为洞穴水CO2的主要来源。

关键词：喀斯特关键带垂直转化水—土—气PCO2 CO2来源双河洞系

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新形势下加强基层检察队伍建设的实践与思考——以个旧市检察院队伍建设为视角

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云南警官学院学报 2013年第5期 120-124页

作者：汤云涛张洁个旧市人民检察院云南个旧661000

近年来,个旧市人民检察院坚持党的领导,突出规范管理,通过一系列行之有效的教育管理和监督制约机制的运行,队伍建设不断加强。随着社会形势的发展变化,当前基层检察队伍建设中出现了考核机制与检察工作发展不相符、教育培训方式创新不... 详细信息

近年来,个旧市人民检察院坚持党的领导,突出规范管理,通过一系列行之有效的教育管理和监督制约机制的运行,队伍建设不断加强。随着社会形势的发展变化,当前基层检察队伍建设中出现了考核机制与检察工作发展不相符、教育培训方式创新不够、人才管理机制有待完善等诸多难题。本文从建设适应时代发展需要的基层检察队伍的角度出发,剖析问题的症结所在,探求突破瓶颈的有效方法,力促基层检察队伍建设在新的时期实现新的飞跃。

关键词：基层检察院队伍建设问题对策

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