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Design and Experiments of Ultrasound Image-Guided Multi-DOF Robot System for Brachytherapy 被引量:2
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作者 Shan Jiang Yunpeng Yang +2 位作者 Zhiyong Yang Zhen Zhang Sheng Liu 《Transactions of Tianjin University》 EI CAS 2017年第5期479-487,共9页
To implant radioactive seeds through a needle precisely and safely, a novel multi-DOF surgical robotic system is presented in this paper for percutaneous prostate intervention through the patient’s perineum under rea... To implant radioactive seeds through a needle precisely and safely, a novel multi-DOF surgical robotic system is presented in this paper for percutaneous prostate intervention through the patient’s perineum under real-time ultrasound image guidance. The proposed robot, which is designed with 9-DOF, consists of a 3-DOF automatic location platform for position adjustment, 2-DOF for automatic ultrasonic probe adjustment mounted with electromagnetic trackers, and 4-DOF for manually adjusting the guided template. Meanwhile, a new registration method based on the quaternion algorithm and least square method is developed, and the needle insertion is performed under the real-time guidance of a navigation system. Furthermore, the robot system has undergone some preliminary experiments with a laser tracker to evaluate the repeatability and accuracy of the robot system. The location error of the puncture needle tip can be controlled under 0.7 mm in air for the whole robotic system. The acquired results endorse the precision of the robot system for prostate seed implantation brachytherapy. © 2017, Tianjin University and Springer-Verlag GmbH Germany. 展开更多
关键词 Implants (surgical) Least squares approximations Machine design Nanocomposites Navigation systems NEEDLES ONCOLOGY Patient treatment Radiotherapy Robotics Ultrasonics UROLOGY
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九自由度位姿解算迭代加权算法及其应用
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作者 左祥赟 李占芯 +2 位作者 李建明 徐硕 何华东 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2022年第3期12-15,20,共5页
应用九自由度运动模拟器进行交会对接光学成像敏感器精度标定试验时,需根据待模拟的相对位姿,解算九轴运动参数。依据系统结构特点,采用齐次坐标变换原理,建立了逆运动学位姿解算方程。为提高试验效率和保证位姿模拟精度,以减少平移运... 应用九自由度运动模拟器进行交会对接光学成像敏感器精度标定试验时,需根据待模拟的相对位姿,解算九轴运动参数。依据系统结构特点,采用齐次坐标变换原理,建立了逆运动学位姿解算方程。为提高试验效率和保证位姿模拟精度,以减少平移运动增量为目的,制定优化策略,充分利用系统冗余,采用固定不同自由度的迭代算法,逼近解算结果,最终通过九轴加权算法,判断迭代结束,得出相对位姿优化解算结果。 展开更多
关键词 九自由度 位姿解算 迭代算法 加权算法
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九自由度乘坐动力学模型的人体振动特性仿真 被引量:16
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作者 张鄂 刘中华 邵晓春 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期58-64,共7页
为高效预测动态环境下人-车系统的人体振动响应特性及汽车乘坐舒适性,依据人-车-路系统间的相互作用和多体动力学原理,建立了9自由度汽车乘坐动力学模型,应用拉格朗日原理推导了乘坐动力学方程。基于路面不平度激励及汽车行驶速度变化,... 为高效预测动态环境下人-车系统的人体振动响应特性及汽车乘坐舒适性,依据人-车-路系统间的相互作用和多体动力学原理,建立了9自由度汽车乘坐动力学模型,应用拉格朗日原理推导了乘坐动力学方程。基于路面不平度激励及汽车行驶速度变化,构建了路面随机激励的时域模型。利用MATLAB/Simulink仿真工具,建立了人-车-路系统仿真模型,并对某轻型车辆在不同路面、不同车速下的人体振动响应进行了仿真分析。仿真结果表明:在同样车速下,随着路面等级的降低,人体各部位的加速度响应幅值明显增大;当车辆行驶在随机路面上时,路面不平度随机激励引起的人体振动能量主要集中在低频段,约在5Hz出现第1阶共振频率,大约在10Hz出现第2阶峰值,这与众多试验结果一致。可见,9自由度汽车乘坐动力学模型及其仿真模型,不仅能快速计算动态激励下人体的振动特性和乘坐舒适性,而且具有较好的可信度。 展开更多
关键词 汽车工程 9自由度乘坐动力学模型 人体振动特性 仿真
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一种9-DOF模块化机器人的运动学反解 被引量:2
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作者 任敬轶 孙汉旭 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期300-304,321,共6页
本文针对德国 AMTEC公司生产的一种 9- DOF模块化机器人提出了一种新颖的运动学反解方法 .这种方法运用螺旋理论并通过分析机器人的结构特征将机器人分解成几个相对解耦的子结构 ,通过给系统增加三个约束 ,可以得出在给定末端位姿下的... 本文针对德国 AMTEC公司生产的一种 9- DOF模块化机器人提出了一种新颖的运动学反解方法 .这种方法运用螺旋理论并通过分析机器人的结构特征将机器人分解成几个相对解耦的子结构 ,通过给系统增加三个约束 ,可以得出在给定末端位姿下的全部关节角 .由于模块化机器人理论上可以组合成任何形式上的机器人系统 ,所以这种解法对其它机器人系统有一定的借鉴意义 . 展开更多
关键词 9-dof模块化机器人 螺旋理论 运动学反解 冗余度机器人
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9自由度爬行焊接机器人控制系统 被引量:2
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作者 华攸水 张浩 +2 位作者 罗健 吴华昶 蒋晓明 《自动化与信息工程》 2022年第5期8-12,共5页
为解决大型曲面焊接作业场景中自动化焊接程度低,以及现有爬行焊接机器人自由度低导致的灵活性差等问题,设计一款9自由度爬行焊接机器人控制系统。首先,介绍9自由度爬行焊接机器人控制系统组成、系统框架和软硬件功能;然后,通过曲线焊... 为解决大型曲面焊接作业场景中自动化焊接程度低,以及现有爬行焊接机器人自由度低导致的灵活性差等问题,设计一款9自由度爬行焊接机器人控制系统。首先,介绍9自由度爬行焊接机器人控制系统组成、系统框架和软硬件功能;然后,通过曲线焊缝跟踪实验和爬行焊接实验,证明该机器人控制系统具备立面焊接的作业能力以及曲线焊接的适应能力。 展开更多
关键词 9自由度爬行焊接机器人 控制系统 磁吸附 大曲面焊接
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车辆非稳态轮胎路面三向作用力差异特性分析 被引量:1
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作者 许洪国 马彬 曾诚 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期112-119,共8页
为从力学角度解析轮胎印迹显隐特性,基于路面分形理论和粗糙路面接触机理,引入结合路面分形和橡胶特性的滑动摩擦因数改进模型,提出了考虑轮胎动摩擦特性的9自由度非稳态车辆模型,分析了车辆非稳态工况下,轮胎和路面对非稳态轮胎作用力... 为从力学角度解析轮胎印迹显隐特性,基于路面分形理论和粗糙路面接触机理,引入结合路面分形和橡胶特性的滑动摩擦因数改进模型,提出了考虑轮胎动摩擦特性的9自由度非稳态车辆模型,分析了车辆非稳态工况下,轮胎和路面对非稳态轮胎作用力差异特性的影响。建立了车载稳定性检测系统并进行实车试验,验证了车辆模型的有效性,应用MATLAB在固定转向角和恒定制动条件下对模型进行了仿真分析。研究结果表明:轮胎和路面性质对轮胎纵向作用力差异特性影响相对较小,对轮胎横向作用力和垂向载荷的差异特性影响显著;轮胎横向作用力和垂向载荷差异特性是产生轮胎印迹显隐特性的一个主要原因。 展开更多
关键词 汽车工程 轮胎 作用力分析 动摩擦特性 滑动摩擦 车辆模型 9自由度
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翼伞系统两体模型雀降操纵高度的优化
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作者 程杨 吕忠 +2 位作者 孙志鸿 董梁 余莉 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期34-41,共8页
为减小翼伞系统的着陆速度,提高载荷的着陆安全性,提出了最优雀降高度确定方法,并完成相对雀降高度和着陆速度影响因素及计算模型研究。首先建立了翼伞-载荷系统两体九自由度动力学模型和雀降操纵耦合气动特性模型,更真实地模拟了翼伞-... 为减小翼伞系统的着陆速度,提高载荷的着陆安全性,提出了最优雀降高度确定方法,并完成相对雀降高度和着陆速度影响因素及计算模型研究。首先建立了翼伞-载荷系统两体九自由度动力学模型和雀降操纵耦合气动特性模型,更真实地模拟了翼伞-载荷两体之间操纵情况下的运动性能,研究了雀降操纵下翼伞系统的速度、姿态变化,数值结果和文献规律一致,滑翔比最大误差为8.20%。其次,基于该两体模型,以最小垂直着陆速度为优化目标,采用时间二分法确定最优雀降高度,分析了雀降操纵时机对着陆速度的影响。然后,开展了不同初始工况、翼载荷、着陆海拔高度、安装角下翼伞系统最优雀降实施的仿真计算,并采用最小二乘法完成了相对雀降高度、着陆速度的公式拟合。结果表明:初始参数对相对雀降高度几乎没有影响;随着翼载荷及着陆海拔高度的升高,着陆速度及相对雀降实施高度增加;安装角对着陆速度影响不大,但安装角的增大会引起雀降实施高度增加;所提出的相对雀降高度和着陆速度计算模型与仿真结果较为符合,最大误差小于4.00%,表明该计算模型有良好的适用性。 展开更多
关键词 翼伞 9自由度模型 雀降操纵 雀降高度 着陆速度
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