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动物机器人:研究基础、关键技术及发展预测 被引量:2
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作者 方轲 梅皓 +2 位作者 宋逸 王周义 戴振东 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第21期2535-2552,共18页
动物机器人利用动物固有的感知、运动、能量供应和神经系统,通过神经信息干预,实现对生物运动行为的控制.这类特殊的机器人在运动稳定性、灵活性、环境适应性和自身运动能量供应等方面保持了天然的优势,具有重要的应用价值;同时,该研究... 动物机器人利用动物固有的感知、运动、能量供应和神经系统,通过神经信息干预,实现对生物运动行为的控制.这类特殊的机器人在运动稳定性、灵活性、环境适应性和自身运动能量供应等方面保持了天然的优势,具有重要的应用价值;同时,该研究涉及动物运动神经网络及外部调控信息与固有运动神经信息的交互作用机制等重大理论问题,是神经科学和机器人交互领域的重要研究方向.该研究高度融合了动物智能和机器智能,涉及动物行为学、神经科学、微机电技术、力学和通信技术等,是多学科交叉融合的前沿领域.本文回顾动物运动神经系统与运动行为调控之间的关系,系统梳理不同动物机器人的运动调控方法及系统构成,总结活动在水、陆、空不同空间中典型动物运动行为调控的研究进展,归纳分析动物机器人研究在运动调控方法、微电极植入、微刺激系统、通信导航和能量供应等研究中面临的关键问题,并预测未来的发展趋势. 展开更多
关键词 动物运动调控 动物机器人 微刺激系统 运动神经调控系统
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面向动物机器人的柔性埋入式神经刺激器研制 被引量:1
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作者 苏振岭 王东云 +5 位作者 齐小敏 杨晨光 张业鑫 刘凯歌 秦月 刘新玉 《生物医学工程学杂志》 EI CAS 北大核心 2023年第2期327-334,共8页
神经刺激器是动物机器人的核心组成部分,尽管动物机器人的控制效果受到多种因素的影响,但神经刺激器的性能对动物机器人的调控效果具有决定性作用。面向动物机器人,利用柔性印制电路板技术研制了埋入式神经刺激器,不仅实现了刺激器通过... 神经刺激器是动物机器人的核心组成部分,尽管动物机器人的控制效果受到多种因素的影响,但神经刺激器的性能对动物机器人的调控效果具有决定性作用。面向动物机器人,利用柔性印制电路板技术研制了埋入式神经刺激器,不仅实现了刺激器通过控制信号产生参数可调的双相电流脉冲,而且对其携带方式、材料以及尺寸等方面也进行了优化,克服了传统背负式以及头插式神经刺激器存在的隐蔽性差且易感染的缺点。刺激器的静态、离体及在体性能测试结果表明,该刺激器不仅具有精确的脉冲波形输出能力,而且重量轻、体积小,在实验室和室外空间环境中均具有良好的在体工作性能。该项研究对于动物机器人的应用具有较高现实意义。 展开更多
关键词 神经刺激器 动物机器人 柔性印制电路板 埋入式 隐蔽性
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动物机器人新型智能监控系统设计 被引量:12
3
作者 罗勇 师黎 +2 位作者 周亮杰 樊红琨 杨春 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2429-2435,共7页
利用USB通信和无线通信,设计了新型动物机器人智能监控系统。系统由PC监控软件、信号发射器、接收控制器等部分组成。与以往系统相比,该系统不仅可实现动物机器人行为控制,还可实现行为监测以及环境数据实时采集,具有微体积、微功耗等... 利用USB通信和无线通信,设计了新型动物机器人智能监控系统。系统由PC监控软件、信号发射器、接收控制器等部分组成。与以往系统相比,该系统不仅可实现动物机器人行为控制,还可实现行为监测以及环境数据实时采集,具有微体积、微功耗等特点。经动物实验表明,该系统通信可靠、工作时间长、控制准确、操作方便、数据采集精确,将为动物机器人的实时监控提供有力的技术支持。 展开更多
关键词 动物机器人 智能监控 行为控制 脑机接口
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陪伴型机器人陪伴功能的设计与实现 被引量:5
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作者 陈思宇 姚立纲 +1 位作者 徐业良 王博 《机械制造与自动化》 2020年第3期142-146,共5页
设计一款陪伴型机器人,应用动画机器人设计理念,基于ATmega328微处理器实现了对机器人动作表情的编排和控制。结合物联网技术、自然语言处理技术和云服务技术,实现了与长者的语音对话、与复健游戏模块的互动配合。试验验证表明,该机器... 设计一款陪伴型机器人,应用动画机器人设计理念,基于ATmega328微处理器实现了对机器人动作表情的编排和控制。结合物联网技术、自然语言处理技术和云服务技术,实现了与长者的语音对话、与复健游戏模块的互动配合。试验验证表明,该机器人能够实现预期功能,较好地陪伴长者生活。 展开更多
关键词 陪伴型机器人 动画机器人 物联网 云服务
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非对称线圈谐振式无线充电系统的设计与研究 被引量:4
5
作者 杨瑞东 杨俊卿 孙博 《现代电子技术》 北大核心 2019年第12期94-99,共6页
动物机器人神经刺激器使用微型电池供电,较小的电池容量限制了刺激器的工作时长,为能使刺激器持续工作,文中提出一种基于无线充电的供电方案。为减小接收线圈的重量和尺寸对动物运动的影响,需要选择较小的尺寸,同时要保障足够的传输功率... 动物机器人神经刺激器使用微型电池供电,较小的电池容量限制了刺激器的工作时长,为能使刺激器持续工作,文中提出一种基于无线充电的供电方案。为减小接收线圈的重量和尺寸对动物运动的影响,需要选择较小的尺寸,同时要保障足够的传输功率,因此提出并设计了基于非对称谐振线圈的无线充电方案。首先,基于电路理论和无线电能传输系统的电路模型,分析无线电能传输系统传输特性;然后,基于Matlab分析线圈匝数和线圈半径对传输性能的影响,并通过HFSS探明了非对称谐振线圈情况下传输距离与磁场的空间分布的关系;最后,建立一套基于磁耦合谐振的非对称无线电能传输实验平台,并进行实验验证。实验结果表明,理论数据、模拟数据和实验数据吻合较好,此方案既能满足接收线圈尺寸小的要求,又能抑制频率分裂,提高传输功率和效率,完全适用于动物机器人神经刺激器的无线电能传输。 展开更多
关键词 充电系统 动物机器人 无线电能传输 非对称谐振线圈 频率分裂 传输效率 HFSS仿真
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面向动物机器人的遥测遥控技术研究进展 被引量:3
6
作者 朱志坚 王浩 +1 位作者 王文波 戴振东 《机械制造与自动化》 2013年第3期151-154,194,共5页
动物机器人是一种新型特种机器人,其以活体动物作为机器人运动载体,无能源问题且运动能力强,但尚不能可靠控制。从脑神经网路入手研究运动神经调控机制是解决动物机器人控制问题的科学途径。自由运动活体动物的在体实验技术,包括脑电信... 动物机器人是一种新型特种机器人,其以活体动物作为机器人运动载体,无能源问题且运动能力强,但尚不能可靠控制。从脑神经网路入手研究运动神经调控机制是解决动物机器人控制问题的科学途径。自由运动活体动物的在体实验技术,包括脑电信号遥测和脑电刺激遥控,是该类研究的关键。对国内外动物脑电遥测和遥控技术的研究进展进行归纳评述,并分析其发展趋势,对未来的研究方向作出展望。 展开更多
关键词 动物机器人 遥测 遥控 射频通信 蓝牙通信 ZIGBEE
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基于3G网络通信的动物机器人遥控刺激系统的研制 被引量:2
7
作者 朱志坚 王浩 韩济华 《自动化与仪器仪表》 2017年第10期71-74,共4页
动物机器人已经成为现代科学研究的热点领域之一,提高动物机器人的通信距离在动物机器人的研制中具有重要意义。该文研制了基于3G网络通信技术的动物机器人遥控系统。此系统由PC发射端和背负在动物身上的多通道刺激器两部分组成,能够实... 动物机器人已经成为现代科学研究的热点领域之一,提高动物机器人的通信距离在动物机器人的研制中具有重要意义。该文研制了基于3G网络通信技术的动物机器人遥控系统。此系统由PC发射端和背负在动物身上的多通道刺激器两部分组成,能够实现遥控刺激系统脉冲频率、脉宽、刺激通道、刺激时间能够可控输出,可以实时观测周围环境。并通过实验证明了该系统长距离工作的有效性、合理性。 展开更多
关键词 动物机器人 遥控 3G网络 嵌入式系统
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壁虎动物机器人遥控系统 被引量:6
8
作者 李海鹏 戴振东 +2 位作者 谭华 郭策 孙久荣 《计算机技术与发展》 2008年第8期16-19,共4页
介绍了一个基于ATmega8L和CC1000芯片的壁虎动物机器人遥控刺激系统。该系统主要由便携式电脑、微控制器和无线数据收发器构成,可以分为控制平台和刺激器两部分。控制命令从笔记本电脑输入,然后无线数据收发器发送出去。刺激器接收指令... 介绍了一个基于ATmega8L和CC1000芯片的壁虎动物机器人遥控刺激系统。该系统主要由便携式电脑、微控制器和无线数据收发器构成,可以分为控制平台和刺激器两部分。控制命令从笔记本电脑输入,然后无线数据收发器发送出去。刺激器接收指令并产生刺激信号,完成对壁虎机器人的运动控制。不带便携式电脑,控制平台的总重量不到130g,便于携带。刺激器的电路非常紧凑,采用贴片封装的元件,体积小(长31mm,宽39mm,高22mm)、质量轻(带电池13.6g)。实验证明:该系统在300m的较开阔地带,系统工作稳定、可靠。 展开更多
关键词 壁虎动物机器人 遥控系统 微控制器 无线收发器
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基于Wi-Fi技术的穿戴式动物嗅觉机器人 被引量:5
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作者 曹端喜 庄柳静 +3 位作者 苏凯麒 周洁 胡宁 王平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期303-309,共7页
基于Wi-Fi技术的动物嗅觉机器人通过对记录的大鼠嗅觉神经元信号进行分析解码,实现气味检测与识别。本嗅觉机器人由大鼠和穿戴式动物神经记录系统组成;其中穿戴式动物神经记录系统包括前置探头、动物背包和用户软件,采用IEEE 802.11g网... 基于Wi-Fi技术的动物嗅觉机器人通过对记录的大鼠嗅觉神经元信号进行分析解码,实现气味检测与识别。本嗅觉机器人由大鼠和穿戴式动物神经记录系统组成;其中穿戴式动物神经记录系统包括前置探头、动物背包和用户软件,采用IEEE 802.11g网络协议,最大数据传输率为54 Mbit/s,可同步记录8通道嗅觉神经数据。计算机或i Pad对采集的大鼠嗅觉神经信号进行实时的显示和记录,并使用主成分分析法(PCA)对记录到的数据进行离线分析,实现气味识别。 展开更多
关键词 动物机器人 无线记录 嗅觉 神经信号
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恒流多通道动物机器人遥控刺激系统的研制 被引量:2
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作者 谢合瑞 郭策 戴振东 《现代电子技术》 2009年第4期68-71,共4页
遥控刺激系统是动物机器人摆脱各种信号线束缚实现自由运动的必经之路,也是动物机器人走出实验室的必需设备,它的研制在动物机器人研究中具有重要的意义。恒流多通道动物机器人遥控刺激系统由"刺激信号发射站"和"背负式... 遥控刺激系统是动物机器人摆脱各种信号线束缚实现自由运动的必经之路,也是动物机器人走出实验室的必需设备,它的研制在动物机器人研究中具有重要的意义。恒流多通道动物机器人遥控刺激系统由"刺激信号发射站"和"背负式微刺激器"两大部分组成,其不但能够实现对动物机器人双相的恒流脉冲刺激,而且每通道的多个刺激参数分别可调,同时还具有多点位联合刺激和延时刺激的功能。其中,"背负式微刺激器"尺寸小,重量轻,能耗低,性能可靠,适合小型动物的无线刺激实验。 展开更多
关键词 动物机器人 微刺激器 多通道 恒流脉冲刺激
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Movement Trend Alterations in the Periaqueductal Gray(PAG)-Employed Ratbot Navigation Are Correlated with Stimulation Parameters
11
作者 Sina Khajei Abed Khorasani +1 位作者 Mohammad Reza Afarinesh Vahid Sheibani 《Journal of Bionic Engineering》 SCIE EI CSCD 2024年第2期866-876,共11页
In previous studies,Periaqueductal Gray(PAG)stimulation was used to stop ratbots from moving.Due to the homology between the PAG and the intercollicular nucleus,which has been used for forward movement in birds,we inv... In previous studies,Periaqueductal Gray(PAG)stimulation was used to stop ratbots from moving.Due to the homology between the PAG and the intercollicular nucleus,which has been used for forward movement in birds,we investigated the possibility of PAG application to induce forward locomotion for the first time.Using a corridor maze,the traveled distances via PAG electrical stimulation were examined in nine Wistar male rats during three sessions.A custom-designed stimulator was developed to apply the stimulation.The results showed reductions in responses to stimulation over time.Accordingly,the traveled distances had negative slopes during the consecutive trials(in 8 out of the 9 rats),and the slope mean was significantly different from zero.There was a strong correlation between the stimulation parameters(electric Charge per Phase(CPP)and the Number of Pulses(NP))and the observed slopes.The negative Movement Slopes(MS)were highly correlated with the CPP and the NP,as the Pearson's linear correlation coefficients were−0.87 and−0.79,respectively.The MS-CPP coefficients of determination(R-squared)were also between 0.76 and 0.95.In addition,the MS-NP coefficients of determination were between 0.63 and 0.87.Thus,it is concluded that the electrical stimulation parameters influence the behavioral outcomes directly.Furthermore,the PAG area may be considered a suitable candidate for forward locomotion control in the future if the area is harnessed effectively to prevent undesirable chaotic behaviors. 展开更多
关键词 Periaqueductal Gray(PAG) NAVIGATION Ratbot animal-robot Forward locomotion Movement slope
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3D打印动漫舞蹈机器人智能控制系统设计 被引量:4
12
作者 时娟 《自动化与仪器仪表》 2022年第8期174-178,共5页
针对当前3D打印动漫舞蹈机器人的舞蹈动作存在微小偏差,并进一步影响到舞蹈动作美观性的问题,设计一种3D打印动漫舞蹈机器人智能控制系统。选择XC7Z010-1CLG400C作为智能控制系统的核心控制器,使用两个直流电机对机器人的上肢与下肢分... 针对当前3D打印动漫舞蹈机器人的舞蹈动作存在微小偏差,并进一步影响到舞蹈动作美观性的问题,设计一种3D打印动漫舞蹈机器人智能控制系统。选择XC7Z010-1CLG400C作为智能控制系统的核心控制器,使用两个直流电机对机器人的上肢与下肢分别进行驱动,将网络通信模块整合为控制器与Arduino板通信模式。在系统软件部分设计机器人的位姿估计及舞蹈动作控制功能,并校正舞蹈动作的误差。至此,3D打印动漫舞蹈机器人智能控制系统设计完成。构建系统测试环节,经测试证实,此系统硬件连接稳定,使用后可对机器人的整体运动范围与舞蹈动作进行控制,减小舞蹈动作的误差,提升舞蹈的整体性与美观性。 展开更多
关键词 闭环反馈控制 3D打印动漫舞蹈机器人 智能控制 嵌入式软件平台 智能机器人 微控制器
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基于CC2430芯片的动物机器人遥控导航系统 被引量:1
13
作者 倪化生 黄炫 +1 位作者 孔斌 万明霞 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期180-183,共4页
提出一种基于CC2430芯片的动物机器人遥控导航系统,该系统分手持控制器和机器人节点2部分,手持控制器由有机发光二极管(OLED)显示器、键盘模块、CC2430芯片及电源模块组成,机器人节点由刺激模块、CC2430芯片和电源模块等组成.该系统采... 提出一种基于CC2430芯片的动物机器人遥控导航系统,该系统分手持控制器和机器人节点2部分,手持控制器由有机发光二极管(OLED)显示器、键盘模块、CC2430芯片及电源模块组成,机器人节点由刺激模块、CC2430芯片和电源模块等组成.该系统采用点对点通信模式,利用循环冗余码(CRC)校验和地址识别功能,能有效地保障通信的可靠性和安全性.分别从硬件和软件的角度对系统进行分析,并通过仿真实验证明:在通信距离达到75m的复杂环境中,该系统性能良好,通信稳定.此外,该系统体积小,质量轻,便于动物机器人携带. 展开更多
关键词 动物机器人 无线传感网络 遥控导航系统 点对点 手持控制器 CC2430芯片
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