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形状记忆合金驱动的小型双足爬壁机器人

机械设计与研究 2011年第4期27卷 28-30页

作者：吴善强黄佩佩武丽君中国计量学院机电分院杭州310018

主要设计了一个以形状记忆合金作为驱动器的微型爬壁机器人并对其进行了介绍和讨论。小型双足爬壁机器人采用对称式的结构,两臂末端安装真空吸附盘进行吸附爬壁,并以形状记忆合金弹簧(SMA)替代传统的电机作为机器人的驱动元件,简化了驱... 详细信息

主要设计了一个以形状记忆合金作为驱动器的微型爬壁机器人并对其进行了介绍和讨论。小型双足爬壁机器人采用对称式的结构,两臂末端安装真空吸附盘进行吸附爬壁,并以形状记忆合金弹簧(SMA)替代传统的电机作为机器人的驱动元件,简化了驱动结构,同时也减轻了重量。利用DSP对形状记忆合金的通电加热控制,并根据机器人步态规划输出不同控制信号,从而实现对小型双足爬壁机器人的运动控制。通过样机的制作验证了SMA驱动小型爬壁机器人的可行性。

关键词：双足爬壁机器人形状记忆合金驱动机构步态规划

对称性双手多指和双足多趾畸形合并尿道下裂及阴茎阴囊转位一例

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中华小儿外科杂志 2013年第7期34卷 559-560页

作者：邢茂青刘强鞠海珍张启龙汤鹏飞姜宏志山东省威海市妇女儿童医院小儿外科 264200

患儿男，7个月。因生后双手、双足多指（趾）和外阴发育异常入院。体重21．5kg，体态肥胖，头颅及五官无异常，心肺和腹部查体（一）。阴茎外观短小，深陷于阴囊和耻骨前软组织中，阴茎下弯明显，包皮系带缺如，包皮呈“包头巾”样积聚... 详细信息

患儿男，7个月。因生后双手、双足多指（趾）和外阴发育异常入院。体重21．5kg，体态肥胖，头颅及五官无异常，心肺和腹部查体（一）。阴茎外观短小，深陷于阴囊和耻骨前软组织中，阴茎下弯明显，包皮系带缺如，包皮呈“包头巾”样积聚于阴茎头背侧，尿道外口位于阴囊，两侧阴囊融合不全，中间呈分裂状，位置偏高，位于阴茎上方，双侧睾丸位于阴囊内，发育良好。双手、双足外观异常，双手对称性多指，呈六指，双足亦对称性多趾，呈六趾（图1～3）。

关键词：阴茎阴囊转位对称性足多指多趾双手尿道下裂双足外阴发育异常

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小儿先天性双手双足多发性畸形3例

解放军医学杂志 1993年第3期 226-227页

作者：哈光临通化市手外科中心 81123部队医院 134002

自1990年以来,我院收治小儿先天性双手双足多发性畸形3例,经治疗收到较满意的效果。例1 女,7岁。生后双手双足畸形,否认家族遗传史。检查见右手拇指末节缺如,无指甲,食、中指缺如,掌骨正常,环、小指正常。左手拇指的3个指节畸形细长。... 详细信息

自1990年以来,我院收治小儿先天性双手双足多发性畸形3例,经治疗收到较满意的效果。例1 女,7岁。生后双手双足畸形,否认家族遗传史。检查见右手拇指末节缺如,无指甲,食、中指缺如,掌骨正常,环、小指正常。左手拇指的3个指节畸形细长。左食指于近端指节间关节水平呈侧方屈曲挛缩,左中、环指完全性皮肤并指,指甲分离,活动尚可。右足2、3趾缺如,2、3跖骨缺如,前足部裂开呈蟹足状。左足所见同右足,活动尚可。在全麻下保留

关键词：克氏针固定畸形双手小儿指关节指间关节缺如双足掌骨掌指骨侧弯中指分指环指

双足有膝关节被动机器人运动特性及控制策略研究

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双足有膝关节被动机器人运动特性及控制策略研究

作者：王晓林哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

被动动力行走是机器人领域一个重要的研究方向，重点是对步行机理、步态特性的分析，同时结合其行走步态高效、稳定、自然、柔顺的优势，在对机器人自身结构及动力学优势充分发掘的基础上，为机器人样机的建造和推进实用化提供新的思路... 详细信息

被动动力行走是机器人领域一个重要的研究方向，重点是对步行机理、步态特性的分析，同时结合其行走步态高效、稳定、自然、柔顺的优势，在对机器人自身结构及动力学优势充分发掘的基础上，为机器人样机的建造和推进实用化提供新的思路。本文将建立双足有膝关节机器人动力学模型，并围绕轨道稳定性和全局稳定性分析被动机器人的步态特性，进一步了解被动行走本质。同时为提高机器人适应能力，提出基于强化学习的被动行走自适应控制策略，并通过仿真和样机实验验证控制策略的有效性。首先，在对被动机器人模型演化过程和直腿点足模型运动特点分析的基础上，建立一种带膝关节点足简化模型。结合人类行走特点对模型进行步态划分，通过理想化假设，采用Lagrange方程和角动量守恒推导摆动阶段和碰撞阶段的动力学方程，并给出数值仿真流程。在此基础上，建立混合系统数学模型，基于庞加莱映射原理，采用牛顿-拉普森迭代法求解不动点，分析步态误差同Floquet乘数关系;以求得不动点为初值，深入分析稳定被动动力行走步态特性。利用胞映射法，求解膝关节模型行走步态收敛域范围，并改变胞元密度以观察步态收敛域变化。针对纯被动模型步态收敛域范围小、稳定性差的缺陷，在保证纯被动行走优势的前提下，在髋关节添加PD控制使之成为准被动形式，并分析控制器参数变化对行走步态产生的影响。为模拟控制器效果，在Adams环境下建立模型进行动力学仿真，并对仿真结果进行分析。然后，在以PD控制作为底层控制的基础上，建立基于CMAC网络的Sarsa(λ)增强学习控制策略，对增益参数进行优化，提高机器人行走自适应性。应用该控制策略，在不同倾角的斜坡平面上进行仿真，对控制效果进行分析。最后，在实验室已有机器人样机的基础上进行结构和硬件改进，移植控制算法到实验样机中，并进行了不同坡度下的行走样机实验。通过对实验结果的对比分析，验证控制策略的有效性。

关键词：双足被动动力行走步态收敛域 PD控制增强学习

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测定双足平衡简易设备的制作与检测

解剖学杂志 2010年第4期33卷 M0004-M0004,442页

作者：刘镇黄会龙姬瑞娟孙爱军熊绍虎第二军医大学解剖学教研室上海200433

动物在自然状态下，双后足承重分布状况的检测即为双足平衡测定。科研工作中，借双足平衡检测可评价动物自发疼痛，并可用于镇痛抗炎类药物的疗效评价以及动物单侧后足肌肉神经损伤程度的鉴定等。目前，国内、外已有商品化测试双足平衡... 详细信息

动物在自然状态下，双后足承重分布状况的检测即为双足平衡测定。科研工作中，借双足平衡检测可评价动物自发疼痛，并可用于镇痛抗炎类药物的疗效评价以及动物单侧后足肌肉神经损伤程度的鉴定等。目前，国内、外已有商品化测试双足平衡的系统出售，如incapacitancetester及PH-200双足平衡测试系统。

关键词：平衡双足检测测定制作设备测试系统抗炎类药物

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服务于功能性电刺激的双足步态实验

中国组织工程研究 2012年第26期16卷 4841-4846页

作者：王颖张定国上海交通大学机器人研究所上海市200240

背景:功能性电刺激利用低频弱电流脉冲刺激失去神经控制的肌肉已经在截瘫行走的临床应用中取得了小范围成功,但现有的电刺激模式存在不灵活、不易操作、且稳定性不高的缺点。目的:基于步态分析方法,研究涉及到步行动作的各肌肉群的协同... 详细信息

背景:功能性电刺激利用低频弱电流脉冲刺激失去神经控制的肌肉已经在截瘫行走的临床应用中取得了小范围成功,但现有的电刺激模式存在不灵活、不易操作、且稳定性不高的缺点。目的:基于步态分析方法,研究涉及到步行动作的各肌肉群的协同动作关系,将肌肉电刺激模式简化为无需患者操作的规律性控制策略,并验证该策略在功能性电刺激实验中的有效性。方法:针对双足步行的特点,提出一种基于关节角变化趋势及肌电信号强度变化的步态研究方法,旨在服务于功能性电刺激的设计,为下肢肌肉提供理想的电刺激模式,使人体产生相应的肌肉群协同动作,从而使受试者最终实现非自主控制的行走运动。结果与结论:实验结果一方面验证了基于步态分析的电刺激模式设计是可行的,对今后加入更复杂的控制方式提供了依据,另一方面也为未来开展的瘫痪患者临床康复实验研究打下了基础。

关键词：功能性电刺激步态行走双足肌电信号

兔模拟人类双足直立行走方式致腰椎间盘退变的模型研究

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兔模拟人类双足直立行走方式致腰椎间盘退变的模型研究

作者：杨林峰川北医学院

学位级别：硕士

背景:已有大量的动物模型用于研究椎间盘退变,但是尚缺乏一种较为理想的符合人类椎间盘自然退变规律的动物模型。目的:探讨建立直立行走方式致椎间盘退变动物模型的可行性。方法:新西兰大白兔14只,随机数字表法均分为实验组和对照组。... 详细信息

背景:已有大量的动物模型用于研究椎间盘退变,但是尚缺乏一种较为理想的符合人类椎间盘自然退变规律的动物模型。目的:探讨建立直立行走方式致椎间盘退变动物模型的可行性。方法:新西兰大白兔14只,随机数字表法均分为实验组和对照组。用直径约5mm涤纶绳将所有兔子颈部套住,实验组用直径约1mm钢丝链接涤纶绳,使兔子保持至少自然坐姿的高度,对照组仅将涤纶绳与钢丝连接,不做调节高度处理,在相同的环境中饲养6个月。结果:6个月后通过3.0MRI、椎间盘高度测量及病理组织切片染色检查结果:1、退变椎间盘T2加权像信号实验组较对照组明显降低;2、石蜡固定失状位切片显示实验组和对照组椎间盘高度的差异有显著性意义;3、苏木精-伊红染色显示纤维环原有的正常结构变成无序的层状结构,排列紊乱,两组间的病理组织分级比较,差异有显著性意义(P<0.05)。结论:说明通过诱导大白兔“自愿”站立姿势下因自身身体重力负荷对椎间盘产生影响可以成功建立椎间盘退变模型。

关键词：双足直立行走椎间盘退变动物模型设计

基于形状记忆合金驱动的小型双足爬壁机器人的研究

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基于形状记忆合金驱动的小型双足爬壁机器人的研究

作者：黄佩佩中国计量学院

学位级别：硕士

随着现代技术的发展，小型化、微型化已成为当前机器人发展的趋势。微小型机器人能进入一般机械系统无法进入的狭窄作业空间进行精细操作而不易被察觉，在军事、民用工业都有着广泛的应用前景。尤其是小型爬壁机器人作为移动机器人的一... 详细信息

随着现代技术的发展，小型化、微型化已成为当前机器人发展的趋势。微小型机器人能进入一般机械系统无法进入的狭窄作业空间进行精细操作而不易被察觉，在军事、民用工业都有着广泛的应用前景。尤其是小型爬壁机器人作为移动机器人的一个特殊分支，能够在复杂的3-D环境如竖直及倒立壁面板上自由运动，收集各种信息以及智能操作，更是备受关注。本文主要针对国内外基于双足爬壁机器人驱动系统多为电机驱动，改用新型智能材料形状记忆合金（SMA）驱动，以减轻爬壁机器人的重量，简化机器人结构，提高机器人在作业期间安全性，是双足爬壁机器人微小型化一次探索性研究。文章首先介绍了智能材料SMA的良好特性与形状记忆效应、SMA驱动器工作的原理，以及不同的驱动结构。然后设计了满足本文机器人要求的SMA弹簧，驱动结构与驱动方式并建立了SMA的数学模型。实验结果与仿真模型能较好的吻合表明，本文建立的SMA的数学模型是有效的。其次，利用solidworks设计了双足爬壁机器人的本体机构，包括转动关节机构、吸附机构。分析了机器人的运动学、以及机器人的步态规划。再次，设计了机器人的控制系统，包括软硬件两部分。控制系统采用模糊控制策略进行控制。硬件上采用DSP微机系统为机器人产生控制信号并采集信号，同时设计了基本的外围电路和驱动器的加热控制电路。最后，根据机器人运动的步态规划，对机器人各种动作进行试验，验证其运动性能。实验表明本文采用的SMA驱动器能够满足设计要求，实现双足爬壁机器人的几种基本动作，机器人能够以19mm/min的速度蠕动，66mm/min的速度翻转。

关键词：双足爬壁机器人 SMA 驱动器 DSP

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小型双足人形机器人机构设计与步态规划

小型双足人形机器人机构设计与步态规划

作者：张博哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

人形机器人一直是机器人领域研究的热点,它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、信息工程、自动控制工程以及人工智能和仿生学等多种学科的最新科研成果,代表了机电一体化的最高成就,是目前科技发展最活跃的领域之一。课题旨在设计... 详细信息

人形机器人一直是机器人领域研究的热点,它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、信息工程、自动控制工程以及人工智能和仿生学等多种学科的最新科研成果,代表了机电一体化的最高成就,是目前科技发展最活跃的领域之一。课题旨在设计一种小型双足人形机器人平台,在此基础上对双足机器人的步行机理进行研究,为进一步设计自主的智能双足人形机器人积累经验。以人体结构为模仿对象,对其进行了抽象与简化。应用微型伺服马达作为驱动元件,采用集中式控制,并在分析自由度配置及传感器应用方案的基础上,对小型双足人形机器人的本体机构进行设计。机器人采用离线规划—再线调整的行走方式,其中,对机器人离线规划提出三步规划法。首先,结合对人类行走步态的研究,规划机器人行走姿态及轨迹;在此基础上建立并求解运动学方程,获得机器人行走时各关节的转角曲线;最后,针对前向运动与侧向运动之间的耦合,对求得的运动曲线进行修正,使机器人在保证稳定的前提下,动作更加流畅。结合机器人物理样机模型,利用三步规划法规划机器人行走步态,使其在平行步态下实现静态步行。应用虚拟样机技术,对机器人行走步态进行仿真实验。在SolidWorks中建立机器人的简化模型,导入仿真软件Adams中,再利用Matlab中得到的运动曲线控制虚拟样机模型的关节运动。通过联合仿真实验获得机器人行走时的动态图像及实验数据,验证步态规划方法的可行性。最后应用规划的关节运动曲线控制微型伺服马达,实现物理样机的稳定行走,进一步验证理论研究的正确性和有效性。

关键词：人形机器人双足步态规划运动仿真