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智能电动汽车的感知、决策与控制关键基础问题及对策研究 被引量:13
1
作者 李克强 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第14期85-88,共4页
电动化与智能化的融合是新一代汽车技术发展的前沿,因其所具有的环保、安全特性而在国际上引起极大关注。本文梳理总结了智能电动汽车的感知、决策与控制等方面的发展趋势和现有问题,指出智能电动汽车属于多学科交叉领域,集成难度高;其... 电动化与智能化的融合是新一代汽车技术发展的前沿,因其所具有的环保、安全特性而在国际上引起极大关注。本文梳理总结了智能电动汽车的感知、决策与控制等方面的发展趋势和现有问题,指出智能电动汽车属于多学科交叉领域,集成难度高;其动力来源与传统汽车不同,这也带来了电池安全性、能量回收、动力学模型等基础问题。最后给出适合中国国情且清晰可行的研究对策,指出了该研究可带来的预期经济与社会效益。 展开更多
关键词 智能电动汽车 环境感知 信息安全 人机交互 动力学控制
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Human Interaction Dynamics for Its Use in Mobile Robotics:Impedance Control for Leader-follower Formation 被引量:9
2
作者 Daniel Herrera Flavio Roberti +1 位作者 Marcos Toibero Ricardo Carelli 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2017年第4期696-703,共8页
A complete characterization of the behavior in human-robot interactions(HRI) includes both: the behavioral dynamics and the control laws that characterize how the behavior is regulated with the perception data. In thi... A complete characterization of the behavior in human-robot interactions(HRI) includes both: the behavioral dynamics and the control laws that characterize how the behavior is regulated with the perception data. In this way, this work proposes a leader-follower coordinate control based on an impedance control that allows to establish a dynamic relation between social forces and motion error. For this, a scheme is presented to identify the impedance based on fictitious social forces, which are described by distance-based potential fields.As part of the validation procedure, we present an experimental comparison to select the better of two different fictitious force structures. The criteria are determined by two qualities: least impedance errors during the validation procedure and least parameter variance during the recursive estimation procedure.Finally, with the best fictitious force and its identified impedance,an impedance control is designed for a mobile robot Pioneer 3AT,which is programmed to follow a human in a structured scenario.According to results, and under the hypothesis that moving like humans will be acceptable by humans, it is believed that the proposed control improves the social acceptance of the robot for this kind of interaction. 展开更多
关键词 human modeling human-machine interaction impedance control robot dynamics social robotics
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警告刺激对驾驶员接管性能的影响机理研究 被引量:4
3
作者 王丹 林业 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期106-114,共9页
为研究不同模态警告刺激对接管性能的影响机理,本文重点关注在不同非驾驶相关任务和触发场景下,单一模态和双模态警告刺激对驾驶员的预警效果。搭建不同警告刺激下,驾驶员接管车辆控制权的台架试验,采集49名驾驶员的眼动数据与车辆数据... 为研究不同模态警告刺激对接管性能的影响机理,本文重点关注在不同非驾驶相关任务和触发场景下,单一模态和双模态警告刺激对驾驶员的预警效果。搭建不同警告刺激下,驾驶员接管车辆控制权的台架试验,采集49名驾驶员的眼动数据与车辆数据,并开展显著性影响分析。研究结果表明,警告类型对接管时间和首次注视时间有显著影响,从事非驾驶相关任务对驾驶员的接管时间产生负面影响,双模态警告刺激的首次注视时间低于单一模态的首次注视时间。在视觉和触觉警告刺激下,非驾驶相关任务下的最大横向加速度为0.36 m·s^(-2),监控任务下为0.34 m·s^(-2),相对其他警告刺激,横向加速度最小,车辆接管更稳定,接管质量最高。双模态警告刺激的横摆角整体小于单一模态警告刺激,车辆更加稳定,而在单一模态警告刺激下,视觉警告刺激的最大横向加速度为0.45 m·s^(-2),相对其他警告刺激,横向加速度最大,接管绩效最差。不同模态警告刺激对接管方式无显著影响。双模态的警告刺激类型相较于单一模态而言,更加依赖于多种感官效果,提供更全面和更准确的警示信息,特别是与驾驶员身体接触的触觉振动警告方式。 展开更多
关键词 智能交通 警告刺激 双因素方差分析 人机接管 眼动数据 车辆动力学
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基于人机耦合的下肢外骨骼动力学分析及仿真 被引量:7
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作者 张燕 李梵茹 +1 位作者 李威 刘作军 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2019年第7期780-790,共11页
建立了一种包含人机交互力的人体-外骨骼模型,对人体和外骨骼分别采用7连杆的刚体模型进行建模,建立其D-H坐标系,得到人机模型在运动过程中的变化矢量.采用Newton-Euler方程建立动力学方程式,将人机之间的交互力简化为弹力,根据运动中... 建立了一种包含人机交互力的人体-外骨骼模型,对人体和外骨骼分别采用7连杆的刚体模型进行建模,建立其D-H坐标系,得到人机模型在运动过程中的变化矢量.采用Newton-Euler方程建立动力学方程式,将人机之间的交互力简化为弹力,根据运动中人体和外骨骼质心之间的距离变化得到其相对位移,从而求得运动过程中交互力的大小.最终在ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical system)仿真软件中对动力学模型进行仿真,并将动力学方程得到的关节力矩代入到仿真中,验证了该人体-外骨骼模型的正确性. 展开更多
关键词 下肢外骨骼 人机交互 D-H坐标 动力学 仿真
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基于系统动力学的煤矿人机协作行为仿真研究
5
作者 杨雪 邢琦钰 姚雨佳 《华北水利水电大学学报(社会科学版)》 2024年第3期48-56,共9页
为保证煤矿智能化建设中人机能够安全协作,减少协作事故的发生,结合事故致因理论和理性行动理论从矿工个人、智能化系统、安全管理三个方面构建煤矿人机协作行为的理论模型,探讨人机协作行为的影响因素。基于系统动力学方法,探究了煤矿... 为保证煤矿智能化建设中人机能够安全协作,减少协作事故的发生,结合事故致因理论和理性行动理论从矿工个人、智能化系统、安全管理三个方面构建煤矿人机协作行为的理论模型,探讨人机协作行为的影响因素。基于系统动力学方法,探究了煤矿人机协作行为影响因素之间的作用关系并对其演化趋势进行动态仿真模拟。研究发现:在煤矿智能化建设中,自动化信任、班组安全管理、组织安全管理在人机协作的不同阶段对不安全协作行为有明显的抑制作用;联合干预对不安全协作行为的抑制效果明显。基于仿真结果,从矿工个体、组织安全管理、班组安全管理三个方面提出了提高煤矿人机安全协作行为的政策建议。 展开更多
关键词 煤矿安全管理 智能化建设 人机协作 系统动力学 仿真模拟
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踝关节外骨骼人机耦合动力学与助力性能分析 被引量:4
6
作者 高钰清 靳葳 +1 位作者 徐鉴 方虹斌 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3496-3512,共17页
踝关节在人体下肢运动过程中提供了最大的关节力矩,因此在下肢增强型外骨骼的研究中,踝关节外骨骼受到了重点关注.穿戴外骨骼的人体的行走是典型的动力学问题,但目前人机耦合动力学的相关研究还处于早期阶段.本文以绳驱踝关节外骨骼为... 踝关节在人体下肢运动过程中提供了最大的关节力矩,因此在下肢增强型外骨骼的研究中,踝关节外骨骼受到了重点关注.穿戴外骨骼的人体的行走是典型的动力学问题,但目前人机耦合动力学的相关研究还处于早期阶段.本文以绳驱踝关节外骨骼为研究对象,融合机器人正运动学方法和拉格朗日方程建立了考虑足-地交互力、人体关节力矩和外骨骼力矩的人-机耦合动力学模型.模型中,足-地交互力由Kelvin-Voigt模型结合库伦摩擦模型描述,人体关节力矩由基于粒子群优化的PD控制生成,外骨骼期望力矩由上层控制器依据人体步态周期确定.通过基于模型的动力学仿真,本文从人体踝关节角度、踝关节力矩、踝关节功率和踝关节做功多个角度系统分析了踝关节外骨骼对人体行走的助力效果.研究表明,在2.0 km/h到6.5 km/h的人体步行速度下,穿戴外骨骼可以实现至少24.84%的人体踝关节平均力矩下降和至少24.69%的踝关节做功下降.本文也开展了基于SCONE平台的肌肉骨骼建模和预测仿真.仿真结果表明,在3.6 km/h的步行速度下,穿戴外骨骼可以有效降低比目鱼肌的激活度峰值,并使肌电信号的RMS值下降了6.21%,从而从生理学的角度证实了踝关节外骨骼的助力效果.本文的结果进一步完善了人体下肢-外骨骼耦合系统的动力学建模和分析方法,从动力学和生理学角度证实和解释了踝关节外骨骼对行走的助力机制,也为今后下肢外骨骼的实验研究提供了理论支撑. 展开更多
关键词 下肢动力外骨骼 动力学建模 人机动力学 肌肉骨骼模型 肌肉激活度
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重物质心自适应调节背负外骨骼负重性能分析
7
作者 李希源 张建军 +1 位作者 艾存金 宋井科 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期1299-1307,共9页
背负的重物质心在矢状面上的大幅波动会对人体肩、背部产生冲击与振荡力,引起上肢肌肉疲劳。为缓解和减轻重物对人体腰背部的冲击与振荡力,提出了一款以髋关节驱动的重物质心自适应调节背负外骨骼。以人体五杆模型为研究对象,运用D‐H... 背负的重物质心在矢状面上的大幅波动会对人体肩、背部产生冲击与振荡力,引起上肢肌肉疲劳。为缓解和减轻重物对人体腰背部的冲击与振荡力,提出了一款以髋关节驱动的重物质心自适应调节背负外骨骼。以人体五杆模型为研究对象,运用D‐H法建立人体‐重物系统与人体‐外骨骼‐重物系统中重物质心运动学模型并对比重物质心轨迹,基于牛顿‐欧拉法建立人体动力学模型与人机动力学模型,获得人体‐重物系统与人体‐外骨骼‐重物系统中人体肩、背部受力的变化以及腰椎、髋、膝关节力矩的变化,并利用生物力学软件OpenSim进行了验证。运动学、动力学分析及软件仿真表明了该外骨骼降低了重物质心的波动,改善了各关节的力矩分布,提升了负重性能。 展开更多
关键词 人机动力学 背负外骨骼 质心轨迹 负重性能
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基于神经-肌骨-外骨骼耦合仿真框架的平地和上坡行走动力学分析
8
作者 靳葳 刘佳奇 +1 位作者 张琦炜 方虹斌 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期817-831,共15页
评估人体穿戴外骨骼后的运动性能是指导外骨骼硬件迭代和控制策略优化的重要依据.与传统的基于实验的评估相比,基于人-外骨骼耦合系统动力学仿真的评估避免了平台搭建和实地测试、实验数据分析处理的巨大人力和时间成本.此外,如将人体... 评估人体穿戴外骨骼后的运动性能是指导外骨骼硬件迭代和控制策略优化的重要依据.与传统的基于实验的评估相比,基于人-外骨骼耦合系统动力学仿真的评估避免了平台搭建和实地测试、实验数据分析处理的巨大人力和时间成本.此外,如将人体神经肌骨动力学纳入人-外骨骼耦合系统,动力学仿真还能够生成肌肉激活、肌肉力和关节力矩等实验中难以测量的生理学和生物力学信息,从而可以从肌肉发力的层面评估不同环境下穿戴外骨骼对人体运动的影响.本研究以人体肌骨-髋关节外骨骼耦合系统为研究对象,基于考虑人体神经肌骨动力学、足地接触和人-外骨骼交互作用的完整神经-肌骨-外骨骼耦合正向动力学仿真框架,对系统在平地和上坡(5.71°,10%)两种场景以0.8 m/s步速行走的动力学进行了比较研究.通过给定模型中的神经肌肉反射参数,综合考虑系统运动状态、肌肉收缩动力学、肌骨运动学、肌肉代谢、不同环境下的地反力和人机交互力等因素,并采用协方差矩阵自适应进化策略进行分阶段多目标优化,可以在不需要实验数据输入的条件下,高效完成全系统的动力学仿真.计算结果表明,所提仿真框架不仅能够生成包括肌肉激活、肌肉力、关节力矩和关节角度在内的完整生理学和生物力学信号,还能够反映和解释不同肌肉的激活模式随步行环境的适应性变化.此外还在与仿真情况一致的步行条件下进行了人体穿戴外骨骼行走测试,并进一步将肌肉激活数据与测得的肌电信号对比.结果表明,仿真与实验的肌肉激活结果保持了较高的相关性,并呈现出相对于地形坡度基本一致的变化规律;在上坡行走时,腘绳肌、臀大肌、髂腰肌和比目鱼肌的肌肉激活程度的RMS值均显著高于平地行走的情况,而股直肌与胫骨前肌的肌肉激活程度的RMS值则有所下降.上述结果表� 展开更多
关键词 下肢动力外骨骼 动力学建模 人机动力学 肌肉骨骼模型 肌肉激活
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Design and Analysis of a Novel Shoulder Exoskeleton Based on a Parallel Mechanism 被引量:2
9
作者 Lianzheng Niu Sheng Guo +2 位作者 Majun Song Yifan Wu Haibo Qu 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期261-278,共18页
Power-assisted upper-limb exoskeletons are primarily used to improve the handling efficiency and load capacity.However,kinematic mismatch between the kinematics and biological joints is a major problem in most existin... Power-assisted upper-limb exoskeletons are primarily used to improve the handling efficiency and load capacity.However,kinematic mismatch between the kinematics and biological joints is a major problem in most existing exoskeletons,because it reduces the boosting effect and causes pain and long-term joint damage in humans.In this study,a shoulder augmentation exoskeleton was designed based on a parallel mechanism that solves the shoulder dislocation problem using the upper arm as a passive limb.Consequently,the human–machine synergy and wearability of the exoskeleton system were improved without increasing the volume and weight of the system.A parallel mechanism was used as the structural body of the shoulder joint exoskeleton,and its workspace,dexterity,and stiffness were analyzed.Additionally,an ergonomic model was developed using the principle of virtual work,and a case analysis was performed considering the lifting of heavy objects.The results show that the upper arm reduces the driving force requirement in coordinated motion,enhances the load capacity of the system,and achieves excellent assistance. 展开更多
关键词 Upper limb exoskeleton Parallel mechanism humanmachine compatibility dynamics
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无动力下肢负重外骨骼人机动力学及其储能元件刚度优化 被引量:1
10
作者 曹益 张建军 +2 位作者 阎强 戚开诚 郭士杰 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期168-177,共10页
为提高人体搬运效率,降低人体关节损害,提高外骨骼能量利用效率,基于人机动力学对一种无动力辅助负重下肢外骨骼的储能元件刚度进行优化。应用牛顿-欧拉动力学方程建立人机耦合动力学模型,得到各关节力矩与大小腿长度和质量、关节转角... 为提高人体搬运效率,降低人体关节损害,提高外骨骼能量利用效率,基于人机动力学对一种无动力辅助负重下肢外骨骼的储能元件刚度进行优化。应用牛顿-欧拉动力学方程建立人机耦合动力学模型,得到各关节力矩与大小腿长度和质量、关节转角及弹簧刚度关系的数学模型。将三维动作捕捉系统采集的角度数据代入动力学方程中,通过MATLAB进行计算得到关节力矩动态变化规律。建立人机系统各部分的能量流动模型,并进行步态周期内的能量流动分析,以储能元件刚度为参数,储能元件的能量流动为约束条件,各关节平均力矩最小为目标建立优化模型,通过与AnyBody人体仿真软件获得的人体模型作对比验证优化结果的正确性。结果表明,穿戴优化后外骨骼减轻了下肢着地时对人体的冲击,有效降低了人体能耗和下肢关节转矩。 展开更多
关键词 人机动力学 负重外骨骼 能量流动 刚度优化
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With great power comes great responsibility:inquiry into the social roles and the power dynamics in human-AI interactions
11
作者 Joo-Wha Hong 《Journal of Control and Decision》 EI 2022年第3期347-354,共8页
As machines are becoming more interactive,such as Artificial Intelligence(AI)agents,the importance of interactions between humans and AI increases as a new type of communication.However,unlike most studies have examin... As machines are becoming more interactive,such as Artificial Intelligence(AI)agents,the importance of interactions between humans and AI increases as a new type of communication.However,unlike most studies have examined the influence of AI on individuals,fewer studies about how human-AI interactions will impact society have been conducted.It should be acknowledged that we attribute social roles to AI when assigning social tasks,and there are power dynamics within an interaction between humans and AI because of it.Also,we should ask whether the current society is ready for AI to take responsibility for its actions.Finally,limitations on existing human-machine communication(HMC)studies,an unclear definition of AI as an interlocutor and a lack of theoretical frameworks,were pointed out with suggestions.It is expected that considering a machine’s social roles and powers in human-AI interactions will broaden the theoretical realm of HMC. 展开更多
关键词 artificial intelligence human-AI interaction human-machine communication social role power dynamics
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外骨骼型下肢康复机器人结构设计与动力学分析 被引量:86
12
作者 史小华 王洪波 +2 位作者 孙利 高峰 徐震 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期41-48,共8页
针对当前下肢瘫患者众多而康复师和智能化康复设备短缺的状况,设计出多关节、坐/卧式下肢康复机器人。该机器人包括一个靠背角度可自动调节的座椅和两条外骨骼型机械腿,可适应不同身高和胖瘦的患者。详细介绍了该机器人的结构及功能,包... 针对当前下肢瘫患者众多而康复师和智能化康复设备短缺的状况,设计出多关节、坐/卧式下肢康复机器人。该机器人包括一个靠背角度可自动调节的座椅和两条外骨骼型机械腿,可适应不同身高和胖瘦的患者。详细介绍了该机器人的结构及功能,包括机器人的技术参数;机械腿髋、膝、踝三个关节及足部的结构和驱动方式;大腿和小腿长度调节机构;关节旋转角度的三重安全保护措施;电测、电控硬件的布置。建立人/机一体化模型,对机器人的运动学和动力学进行理论分析,并结合ADAMS软件进行运动学和动力学仿真;临床试验表明该机器人设计方案的可行性、安全性,并验证计算和仿真结果的正确性,但是其疗效还需要进一步验证。最后分析关节力矩产生测量误差的主要原因。 展开更多
关键词 下肢康复机器 机器人机构设计 人机动力学 ADAMS仿真
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下肢康复机器人人机耦合动力学建模和主动柔顺控制 被引量:8
13
作者 卢浩 王洪波 冯永飞 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期32-43,共12页
针对多关节下肢康复机器人非线性人机交互作用力影响训练过程中舒适度和安全性的问题,提出一种人机耦合动力学建模方法和主动柔顺控制策略。结合脑卒中发病初-中期康复训练特点和降低髋关节输出功率的要求,确定出坐卧式下肢康复机器人... 针对多关节下肢康复机器人非线性人机交互作用力影响训练过程中舒适度和安全性的问题,提出一种人机耦合动力学建模方法和主动柔顺控制策略。结合脑卒中发病初-中期康复训练特点和降低髋关节输出功率的要求,确定出坐卧式下肢康复机器人自由度配置、自平衡结构原理,并完成具体模型设计。基于简化的人体肌骨模型,考虑人机耦合方式,确定出人机交互作用力模型,进一步给出考虑自平衡结构影响的人机耦合动力学模型。引入环境刚度模拟患者踩踏在不同路面的接触力效果,利用动力学前馈进行关节期望力矩补偿控制,并通过李雅普诺夫定理判定控制系统的稳定性。通过实验验证了轨迹跟踪、力跟踪的准确性,进一步通过临床试验,92.2%的脑卒中患者病情得到缓解,验证了研究内容的可行性和安全性。 展开更多
关键词 下肢康复机器人 人机耦合动力学 柔顺控制 临床试验
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并联式髋关节外骨骼设计与基于人机耦合动力学方法的系统实现 被引量:1
14
作者 王向阳 陈春杰 +2 位作者 马跃 曹武警 吴新宇 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期339-350,共12页
同构串联式外骨骼普遍存在人体生物关节轴线与外骨骼机械关节的转动轴线发生偏移(即人机关节失配)的问题。为此,本文提出了一款并联式髋关节外骨骼,通过新型的结构设计消除了人机关节失配的问题和穿戴前繁琐的人机关节校对环节,同时具... 同构串联式外骨骼普遍存在人体生物关节轴线与外骨骼机械关节的转动轴线发生偏移(即人机关节失配)的问题。为此,本文提出了一款并联式髋关节外骨骼,通过新型的结构设计消除了人机关节失配的问题和穿戴前繁琐的人机关节校对环节,同时具有人体髋关节的所有运动自由度,并实现髋关节屈曲/伸展和外展/内收方向的助力。另外,为解决并联外骨骼驱动力耦合问题,提出了基于人机耦合动力学模型的控制方法,实现了各支链驱动器的协同助力控制。最后,构建了可穿戴外骨骼样机系统,在穿戴者身上开展了1类外骨骼运动性能验证实验和4类运动助力实验,实验结果验证了所提出外骨骼与人体良好的运动相容性以及控制器助力的有效性。 展开更多
关键词 并联式外骨骼 人机耦合动力学建模 人机交互 髋关节外骨骼
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考虑介入惩罚因子的智能车辆人机协同控制架构
15
作者 冯吉伟 殷国栋 +5 位作者 梁晋豪 庄伟超 彭湃 卢彦博 采国顺 徐利伟 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期238-251,共14页
人机交互中的不确定性易引起驾驶人与智能辅助驾驶系统的冲突,进而削弱驾驶性能。为此,提出一种基于动态介入惩罚的智能车辆人机协同控制架构,以提升车辆的驾驶性能与侧向稳定性。针对人机共享控制系统的不确定性,建立考虑驾驶人时变预... 人机交互中的不确定性易引起驾驶人与智能辅助驾驶系统的冲突,进而削弱驾驶性能。为此,提出一种基于动态介入惩罚的智能车辆人机协同控制架构,以提升车辆的驾驶性能与侧向稳定性。针对人机共享控制系统的不确定性,建立考虑驾驶人时变预瞄行为与轮胎非线性特性的车辆模型;引入影响共享驾驶权限分配的人机介入惩罚因子,并根据驾驶人手力矩和实际预瞄点侧向偏差建立模糊规则,减少由个性化驾驶行为导致的驾驶人与辅助驾驶行为之间的冲突;提出基于极点配置的线性参数时变(Linear parameter varing,LPV)控制策略以提升控制系统鲁棒性。最后,采用Matlab/Carsim联合仿真和基于NI-LabVIEW-RT系统的硬件在环测试(Hardwave-in-loop,HIL)进行试验验证,结果表明,所提出的人机协同控制架构能够在保证车辆操纵性能的同时有效缓解人机冲突。 展开更多
关键词 车辆稳定控制 LPV鲁棒控制 人机协同控制 车辆系统动力学
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下肢外骨骼系统摆动相非线性干扰观测器设计 被引量:1
16
作者 陈玲玲 宋晓伟 +1 位作者 王婕 张腾宇 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1994-2000,共7页
针对下肢外骨骼在运行过程中,穿戴者提供的主动力矩不确定问题,本文进行了基于干扰观测技术的摆动相控制方法研究。利用拉格朗日原理对简化后的实物模型进行动力学分析,建立下肢外骨骼摆动相模型。考虑模型的非线性、强耦合特征设计滑... 针对下肢外骨骼在运行过程中,穿戴者提供的主动力矩不确定问题,本文进行了基于干扰观测技术的摆动相控制方法研究。利用拉格朗日原理对简化后的实物模型进行动力学分析,建立下肢外骨骼摆动相模型。考虑模型的非线性、强耦合特征设计滑模控制器,基于干扰观测器对穿戴者的主动力矩进行估计,实现对滑模控制器的补偿,并对观测器/控制器综合设计的闭环系统稳定性进行证明。搭建下肢外骨骼控制系统仿真平台进行髋关节和膝关节的角度控制。实验结果证明,所设计的闭环系统对期望角度具有良好的跟随能力,可以有效抑制干扰的影响。 展开更多
关键词 下肢外骨骼 人机共驱动系统 摆动相 动力学建模 干扰观测器 滑模控制 仿真验证
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面向推拿康复机器人的人机交互界面数字建模与动力学研究
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作者 郁董卿 盛齐 《北京生物医学工程》 2024年第1期71-77,共7页
目的采集、分析专业医师推拿手法的运动学、动力学特征,并基于仿人手设计的多功能推拿头,开发一种适用于多种按摩手法、学习专业医师推拿力度曲线的力度柔顺控制算法,以期提供一种实现推拿机器人运动学、动力学复现的方法。方法首先基... 目的采集、分析专业医师推拿手法的运动学、动力学特征,并基于仿人手设计的多功能推拿头,开发一种适用于多种按摩手法、学习专业医师推拿力度曲线的力度柔顺控制算法,以期提供一种实现推拿机器人运动学、动力学复现的方法。方法首先基于传统中医按摩理论,对滚法、揉法、振法进行运动学以及动力学分析,将其动作特征进行抽取解耦,形成多维度的运动学和动力学模式化表达。其次通过推拿手法测定仪以及动作捕捉系统,对专业医师推拿手法动作进行运动学、动力学数据采集。最后基于一款仿人手设计的多功能按摩头,以专业医师推拿手法信息为示教,对推拿手法的空间轨迹、力度曲线进行学习并开发力度柔顺控制算法。结果推拿头和专业医师的滚法力度最大值分别为52.18 N、55.10 N,最小值分别为29.71 N、6.23 N,推拿头推拿过程中力度曲线的波形与专业医师比较接近。推拿头执行揉法力度的平均值、最大值以及最小值相对于专业医师的误差分别为-0.51%、3.58%和-3.56%,推拿头和专业医师推拿力度的标准差、偏度与峭度均十分接近。推拿头和专业医师的振法最大值分别为21.82 N、21.54 N,频率分别为3.67 Hz、14.30 Hz。推拿头与专业医师的上述几种手法的平均力度相对误差均小于10%,力度曲线、推拿力度、频率等动力学特征基本相同。结论本文提出的方法能够有效复现推拿动作的动力学特征,验证了推拿手法的动力学复现的可行性。 展开更多
关键词 推拿康复机器人 人机交互界面 数字建模 动力学
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