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Development of a Wearable Upper Limb Rehabilitation Robot Based on Reinforced Soft Pneumatic Actuators

Chinese Journal of Mechanical Engineering 2022年第4期35卷 182-190页

作者： Xinbo Chen Shuai Zhang kaibin cao Chunjie Wei Wumian Zhao Jiantao Yao Parallel Robot and Mechatronic System Laboratory of Hebei Province Yanshan UniversityQinhuangdao 066004China Key Laboratory of Advanced Forging&Stamping Technology and Science of Ministry of National Education Yanshan UniversityQinhuangdao 066004China

Dyskinesia of the upper limbs caused by stroke,sports injury,or trafc accidents limits the ability to perform the activities of daily living.Besides the necessary medical treatment,correct and scientifc rehabilitation training for the injured joint is an important auxiliary means during the treatment of the efected upper limb.Conventional upperlimb rehabilitation robots have some disadvantages,such as a complex structure,poor compliance,high cost,and poor portability.In this study,a novel soft wearable upper limb rehabilitation robot(SWULRR)with reinforced soft pneumatic actuators(RSPAs)that can withstand high pressure and featuring excellent loading characteristics was developed.Driven by RSPAs,this portable SWULRR can perform rehabilitation training of the wrist and elbow joints.In this study,the kinematics of an SWULRR were analyzed,and the force and motion characteristics of RSPA were studied experimentally.The results provide a reference for the development and application of wearable upper limb rehabilitation robots.An experimental study on the rotation angle of the wrist and the pressure of the RSPA was conducted to test the efect of the rehabilitation training and verify the rationality of the theoretical model.The process of wrist rehabilitation training was tested and evaluated,indicating that SWULRR with RSPAs will enhance the fexibility,comfort,and safety of rehabilitation training.This work is expected to promote the development of wearable upper-limb rehabilitation robots based on modular reinforced soft pneumatic actuators.

关键词： Upper limb rehabilitation Reinforced soft pneumatic actuator Wearable rehabilitation robot Motion analysis

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建立安全换道域的换道决策与规划

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重庆大学学报 2024年第3期47卷 16-29页

作者：汪海松胡明辉黎万洪曹开斌重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆长安汽车软件科技有限公司重庆401120

局部路径规划强调在微观交通场景中输出一条可行驶路径,对每一离散时刻的路径点都要求有极高的安全性和舒适性。现有的局部路径规划方法中鲜有考虑路径曲率是否连续、路径起讫点约束等物理特性的基于安全换道域的换道决策与规划方法。... 详细信息

局部路径规划强调在微观交通场景中输出一条可行驶路径,对每一离散时刻的路径点都要求有极高的安全性和舒适性。现有的局部路径规划方法中鲜有考虑路径曲率是否连续、路径起讫点约束等物理特性的基于安全换道域的换道决策与规划方法。本研究中对典型的换道场景建立了临界安全换道角模型,对无法演变为单障碍车换道场景的双障碍车换道场景建立了安全换道域。对比了几种常用换道路径,筛选出B样条曲线法作为局部路径规划方法,利用换道时间和换道路径平均曲率确定基于安全换道域的最优换道路径,并提出了基于安全换道域的换道决策,联合Simulink和PreScan计算平台在典型换道场景下实现了所提出的换道策略的仿真验证。结果表明,所提出的换道决策和换道路径规划能够实现本车的安全换道。

关键词：交通安全安全换道域运动规划规则换道决策

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城市用地模拟与可持续发展研究

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测绘通报 2011年第4期 80-82页

作者：曹凯滨增城市金站城市建设测量队广东增城511300

预测及模拟城市用地的动态变化,可以为城市空间整合及可持续发展等相关政策的制定提供科学依据。利用基于BP神经网络的元胞自动机模型,对2005—2010年间萝岗区城市用地的扩展进行空间模拟,并预测未来5年的萝岗区城市扩张的空间分布,评... 详细信息

预测及模拟城市用地的动态变化,可以为城市空间整合及可持续发展等相关政策的制定提供科学依据。利用基于BP神经网络的元胞自动机模型,对2005—2010年间萝岗区城市用地的扩展进行空间模拟,并预测未来5年的萝岗区城市扩张的空间分布,评价其合理性,为规划制定合理的土地政策和城市总体规划提供科学的决策依据。

关键词：元胞自动机城市用地可持续发展

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县域级城乡全要素融合的规划实施路径研究——广州市增城区为例

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湘潭大学学报（自然科学版） 2022年第1期44卷 53-62页

作者：邓毛颖曹凯滨焦汉科中山大学地理科学与规划学院广东广州510006 城乡院(广州)有限公司广东广州511399

城乡融合发展是一条城市和农村携手并进、互利共赢的发展之路.推动城乡融合发展,必须将城与乡放在一个空间框架内进行思考.该文基于“人、户、房、地、业”城乡全域全要素数据,进行数据要素提取、建库,融合分析,在此基础上,提出了规划... 详细信息

城乡融合发展是一条城市和农村携手并进、互利共赢的发展之路.推动城乡融合发展,必须将城与乡放在一个空间框架内进行思考.该文基于“人、户、房、地、业”城乡全域全要素数据,进行数据要素提取、建库,融合分析,在此基础上,提出了规划实施路径及策略,并在服务增城城乡融合发展试验区建设进行实践,对县域级城乡的规划实施具有极大示范意义.

关键词：全域全要素数据提取规划基础数据库详细规划管理国土空间规划传导

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基于CA模型的3维虚拟城市构建方法研究

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测绘学报 2009年第6期38卷 556-561页

作者：王海鹰张新长康停军曹凯滨中山大学地理科学与规划学院广东广州510275 增城市金站城市建设测量队广东增城511300

结合城市元胞自动机(CA)方法和虚拟现实(VR)技术,构建一个基于元胞的3维虚拟城市。首先建立基于元胞实体数据结构的城市CA模型,用以表示3维虚拟城市中建筑物的平面分布状态。通过CA模型生成一组城市建筑物的时空分布数据。然后利用DEM和... 详细信息

结合城市元胞自动机(CA)方法和虚拟现实(VR)技术,构建一个基于元胞的3维虚拟城市。首先建立基于元胞实体数据结构的城市CA模型,用以表示3维虚拟城市中建筑物的平面分布状态。通过CA模型生成一组城市建筑物的时空分布数据。然后利用DEM和DOM数据生成一个真实的3维地形,建立了不同种类的3维建筑模型库。最后通过程序调入城市3维建筑模型,根据元胞实体属性将模型布设于3维地形的相应位置,生成3维虚拟城市。

关键词： 3维虚拟城市元胞自动机虚拟现实

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前后独立驱动电动汽车转矩分配与驱动防滑协调控制

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重庆大学学报 2022年第10期45卷 97-112页

作者：郭聪傅春耘翟钧曹开斌罗荣华刘洋潘宏伟乔帅鹏重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆长安汽车股份有限公司重庆400023

为了提升前后独立驱动四驱电动汽车的综合性能,提出了一种集成前后轴转矩分配和驱动防滑功能的协调控制策略(coordinated control strategy,CCS)。分别设计了基于经济性最优的前后轴转矩分配控制器和基于滑模控制理论的驱动防滑控制器... 详细信息

为了提升前后独立驱动四驱电动汽车的综合性能,提出了一种集成前后轴转矩分配和驱动防滑功能的协调控制策略(coordinated control strategy,CCS)。分别设计了基于经济性最优的前后轴转矩分配控制器和基于滑模控制理论的驱动防滑控制器。在此基础上,设计了集成两种控制器工作效能的协调控制策略。与已有集成控制策略不同,提出的策略不是将转矩分配与驱动防滑两种控制功能简单组合,而是在综合考虑车辆的安全性、经济性和动力性条件下进行合理且有效的集成。在常规工况下,车辆默认遵循经济性原则,同时控制器实时监测各车轮的滑移率。当路面条件恶化、无法满足经济性行驶时,在保证安全性的前提下,进行适当的转矩补偿,最大限度地利用路面附着条件,尽可能保障车辆的动力性不受影响。在MATLAB/CarSim环境下对提出的协调控制策略进行仿真验证的结果表明,在加速踏板开度分别为10%、30%、50%时,与传统集成控制策略(traditional integrated control strategy,TICS)相比,所提出的CCS使车辆的动力性能分别提升15.3%、35.6%、4.5%。

关键词：前后独立驱动四驱电动汽车转矩分配驱动防滑滑模控制协调控制

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基于Skyline的三维技术在城市规划中的应用研究

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测绘通报 2010年第5期 10-12,41页

作者：唐桢张新长曹凯滨中山大学遥感与地理信息工程系广东广州510275 增城市金站城市建设测量队广东增城511300

随着城市建设的飞速发展,对城市规划技术的要求越来越高,传统的二、三维城市规划技术已不能满足现代城市规划发展的需求。以传统的二、三维城市规划技术为起点,分析其存在的技术缺陷,探讨Skyline TerraSuit三维平台软件,研究虚拟仿真城... 详细信息

随着城市建设的飞速发展,对城市规划技术的要求越来越高,传统的二、三维城市规划技术已不能满足现代城市规划发展的需求。以传统的二、三维城市规划技术为起点,分析其存在的技术缺陷,探讨Skyline TerraSuit三维平台软件,研究虚拟仿真城市规划系统建设的策略和方法,并利用Skyline提供的应用程序接口开发了虚拟仿真城市规划系统,重点论述三维GIS技术在城市规划应用领域中所实现的功能,最后将系统进行了网络发布,实现了"规划在线"的理念。

关键词：三维GIS 虚拟仿真技术城市规划

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县域城乡规划管理信息化平台体系创新与建设应用研究

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测绘通报 2011年第1期 64-67页

作者：李自张新长曹凯滨中山大学遥感与地理信息工程系广东广州510275 增城市规划局金站城市建设测量队广东增城511300

以增城市为例,介绍县域城乡规划管理信息化平台创新体系服务模式的建设内容与理论方法。

关键词：县域城市 GIS技术城乡规划规划信息化

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规划信息数据库的元数据集成管理研究

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测绘通报 2009年第9期 54-57页

作者：徐佳沅张新长曹凯滨中山大学地理科学与规划学院广东广州510275 广东省国土资源厅测绘院广东广州510500 增城市城乡规划局广东增城511300

以增城市规划数据库管理系统为例,结合国家基础地理信息系统(NFG IS)元数据标准,设计了空间信息元数据管理的实施方案,实现了空间数据的元数据和相应的O racle数据库的管理。详细论述空间信息元数据管理系统的建立流程和构架,为规划信... 详细信息

以增城市规划数据库管理系统为例,结合国家基础地理信息系统(NFG IS)元数据标准,设计了空间信息元数据管理的实施方案,实现了空间数据的元数据和相应的O racle数据库的管理。详细论述空间信息元数据管理系统的建立流程和构架,为规划信息数据库的元数据管理提供了一个有用的参考模式。

关键词：元数据数据集成空间信息数据地理信息系统数据管理

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多轴电驱动车辆驱动力优化分配策略

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重庆大学学报 2021年第6期44卷 31-42页

作者：乔帅鹏胡明辉曹开斌傅春耘重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆大学汽车工程学院重庆400044

为提高某型多轴电驱动车辆的经济性,提出了一种最优驱动力分配控制策略。以电驱动系统效率最优为核心,对驱动转矩的分配进行离线优化,生成可在线应用的驱动模式表,通过查表插值可以确定驱动轴数,再根据整车轴荷动态分布情况,确定具体驱... 详细信息

为提高某型多轴电驱动车辆的经济性,提出了一种最优驱动力分配控制策略。以电驱动系统效率最优为核心,对驱动转矩的分配进行离线优化,生成可在线应用的驱动模式表,通过查表插值可以确定驱动轴数,再根据整车轴荷动态分布情况,确定具体驱动轴,以充分利用地面附着力;利用Matlab/Simulink搭建整车后向仿真模型,在调整的世界重型商用车循环工况上进行仿真分析。结果表明,采用最优驱动转矩分配控制策略,相对驱动转矩平均分配控制策略和基于轴荷比分配转矩控制策略,经济性分别提升了9.18%和6.12%。

关键词：多轴电驱动驱动力优化轴荷能耗仿真分析

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