经支气管诊疗机器人设计及其柔性末端执行器位姿研究

1

作者 张艳平 姜洁 +2 位作者 付治国 姜晓宇 王泊鸥 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期319-331,共13页

经呼吸道活检是肺结节诊断中较为常见的手术,但由于呼吸道疾病存在传染风险以及手动操作时关节受限等,医工结合的诊疗方式逐渐成为发展趋势。为实现柔性体在支气管腔道内复杂弯曲动态环境下灵活运动、精准定位与稳定介入,采用主从协同... 经呼吸道活检是肺结节诊断中较为常见的手术,但由于呼吸道疾病存在传染风险以及手动操作时关节受限等,医工结合的诊疗方式逐渐成为发展趋势。为实现柔性体在支气管腔道内复杂弯曲动态环境下灵活运动、精准定位与稳定介入,采用主从协同式远程控制机器人机构设计,模拟传统手术中医生的操作习惯,设计并搭建能够操控支气管镜、活检钳的集成机构原理样机,以实现经支气管进行微创诊疗的双器械协同操控。然后,基于Cosserat杆理论,利用MATLAB软件对机器人柔性末端执行器的力-位映射关系、位姿和工作空间进行仿真求解,并通过实验分析机器人柔性末端执行器在经支气管的远程微创活检手术中的真实位姿以及机器人的实际运行效果,验证了仿真结果的准确性。研究结果可为经自然腔道活检术的多器械协同控制提供理论基础。 展开更多

关键词 双器械协同 Cosserat杆理论 力-位映射关系 位姿分析 微创活检

下载PDF 职称材料

串联六轴机械臂逆运动学几何解法

2

作者 李旭宇 吴献智 《长沙理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第2期84-91,共8页

【目的】提高机械臂运动轨迹的控制精度和快速响应性能。【方法】采用特征点改进串联六轴机械臂运动学逆解的几何算法。【结果】机械臂末端位姿通过三个特征点表示,将前5个关节划分为关节1、关节2和关节3、关节4和关节5三组。前5个关节... 【目的】提高机械臂运动轨迹的控制精度和快速响应性能。【方法】采用特征点改进串联六轴机械臂运动学逆解的几何算法。【结果】机械臂末端位姿通过三个特征点表示,将前5个关节划分为关节1、关节2和关节3、关节4和关节5三组。前5个关节的角度由两个特征点确定,每组可得出两种连杆姿态,进而组合成前5节连杆的8种姿态,再根据前5节连杆的姿态和另一个特征点确定关节6的角度。通过与目标末端位姿进行对比,逆解计算出的转角值所确定的末端位姿无理论上的误差,并且与目标位姿一致。【结论】改进的串联六轴机械臂几何逆解算法计算过程简单且正确可行。 展开更多

关键词 六轴机械臂 运动学逆解 几何算法 位姿分析 轨迹控制

下载PDF 职称材料

超声检测并联机器人位姿分析研究 被引量：1

3

作者 沈伟 吴瑞明 刘云峰 《机电工程》 CAS 2015年第6期768-772,807,共6页

针对多自由度超声检测机器人检测曲面工件时位姿调整困难问题,通过分析超声检测并联机器人的运动学模型,提出了超声背散射检测与并联机器人一体化技术。以实现超声检测探头姿态的特殊控制要求为目标,对检测并联机器人建立了数学模型,提... 针对多自由度超声检测机器人检测曲面工件时位姿调整困难问题,通过分析超声检测并联机器人的运动学模型,提出了超声背散射检测与并联机器人一体化技术。以实现超声检测探头姿态的特殊控制要求为目标,对检测并联机器人建立了数学模型,提出了一种位姿控制计算方法,并利用Matlab对位姿控制进行了仿真分析,为计算机控制检测探头进行曲面检测提供准确的控制参数。通过超声C扫查实验,对比了超声图像中噪声所占的面积比例和图像轮廓清晰度。实验结果表明,超声检测并联机器人在提高超声探头的位姿控制精度后,能够降低噪声,提高信噪比。 展开更多

关键词 超声散射 晶粒度 并联机器人 位姿分析

下载PDF 职称材料

基于SIFT特征提取、数字条纹投影的自适应3D人脸识别

4

作者 耿宝诚 《科技传播》 2011年第1期198-200,202,共4页

自动人脸识别技术在过去几十年中取得了长足的进展,被广泛应用于特征识别,工业监管及人工智能领域中。但是这项技术很大程度上受到光照、姿势、阴影的因素的影响,尤其是在2D环境中往往不能取得满意的识别率。尽管3D识别技术上也有很多研... 自动人脸识别技术在过去几十年中取得了长足的进展,被广泛应用于特征识别,工业监管及人工智能领域中。但是这项技术很大程度上受到光照、姿势、阴影的因素的影响,尤其是在2D环境中往往不能取得满意的识别率。尽管3D识别技术上也有很多研究,但是大多不能从根本上解决这些问题。2004年Lowe[1]提出了SIFT算子,它具有良好的独特性,充足的信息量,并且对旋转、光照、阴影等因素影响具有良好的稳定性。本文首先提出一种3D数字条纹投影技术以获取人脸的3D信息,随后对获取图像进行特征提取,并观察和分析其匹配的效果。我们提出了一种基于物理位置的消除错误匹配的方法,和自适应匹配的相应算法。最后实验结果显示该技术的优越性。 展开更多

关键词 SIFT 特征提取 数字条纹投影 3D人脸识别

下载PDF 职称材料

基于深度学习的运动训练姿态智能分析方法研究

5

作者 郑丽 《电子设计工程》 2021年第10期167-171,共5页

采用技术手段对运动训练姿势的准确分析,是现代体育中提高运动员竞技水平的重要手段之一。针对利用人工智能技术可以精确地对运动训练姿态进行准确分析与预测的应用需求,文中基于深度学习设计了一套运动姿态分析预测系统。该方案使用Ard... 采用技术手段对运动训练姿势的准确分析,是现代体育中提高运动员竞技水平的重要手段之一。针对利用人工智能技术可以精确地对运动训练姿态进行准确分析与预测的应用需求,文中基于深度学习设计了一套运动姿态分析预测系统。该方案使用Arduino嵌入式开发板为基础,搭载多个IMU传感器,通过搭配使用步进电机,建立了采集速度、加速度等准确的人体运动数据的系统,获得了人体运动的准确数据。为了准确识别人体运动模型,文中搭建了基于对称编码、时间尺度编码与结构编码的深度学习模型。实验结果验证了系统的实际性能,并通过与现有最新的ERD分类算法对比可知,该系统的分类误差低且实时性高,具有良好的二次开发前景。 展开更多

关键词 深度学习 姿态分析 混合编码 数据分类

下载PDF 职称材料

具有差动运动功能的管道机器人设计与分析 被引量：29

6

作者 唐德威 李庆凯 +2 位作者 姜生元 邓宗全 刘航 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第13期1-8,共8页

研制一种具有差动运动功能的环境自适应轮式管道机器人——三轴差动式管道机器人,该机器人在通过弯管时可根据管道环境利用三轴差动机构自动调节各驱动轮的转速,从而提高机器人通过弯管时的运动柔顺性。为分析三轴差动式管道机器人的运... 研制一种具有差动运动功能的环境自适应轮式管道机器人——三轴差动式管道机器人,该机器人在通过弯管时可根据管道环境利用三轴差动机构自动调节各驱动轮的转速,从而提高机器人通过弯管时的运动柔顺性。为分析三轴差动式管道机器人的运行状况,通过建立机器人在弯管内运行的精确位姿模型,求得机器人驱动轮轮心以及驱动轮与管壁接触点的位置;以位姿模型为基础对机器人各驱动轮的速度进行分析,得到机器人过弯管时各驱动轮的理论速比关系。对机器人驱动轮与管壁的正压力进行分析,并建立机器人的牵引力模型。搭建管道试验环境进行机器人的差速试验和牵引力试验,测试值与理论分析基本一致,说明三轴差动式管道机器人具有良好的弯管通过性能,适合于在工程管道中应用。 展开更多

关键词 管道机器人 三轴差动机构 位姿分析 环境自适应

下载PDF 职称材料

基于精确多位姿解析的水稻钵苗移栽机构研究 被引量：11

7

作者 孙良 邢子勤 +3 位作者 徐亚丹 刘兵 俞高红 武传宇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期78-86,共9页

由于现有的贝塞尔齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构移栽过程中存在移栽臂甩泥现象,通过分析其作业轨迹探寻问题引起的原因,并基于精确多位姿运动解析理论进行移栽轨迹改善与机构参数求解。根据移栽过程中夹苗开始、夹苗结束和推苗3个动作... 由于现有的贝塞尔齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构移栽过程中存在移栽臂甩泥现象,通过分析其作业轨迹探寻问题引起的原因,并基于精确多位姿运动解析理论进行移栽轨迹改善与机构参数求解。根据移栽过程中夹苗开始、夹苗结束和推苗3个动作的位置和姿态要求,确定约束移栽轨迹的3个精确位姿点。将轮系式移栽机构的设计过程分解为开链2R机构(由去除输出齿轮以外的所有齿轮得到)的运动综合和不等速传动比设计两个阶段。基于给定连架杆长度三位置运动生成机构综合方法,建立开链2R机构圆心点(轮系机构的输入点)和圆点(轮系机构的输出点)曲线方程,并求解获得不同杆长时对应圆点和圆心点的位置曲线;拟合带关键点位置信息的期望轨迹,求解基于此轨迹的开链2R机构角位移并分析其单调性,实现机构总传动比的求解与分配;设计七齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构并进行仿真与台架试验。通过与原机构的理论与试验结果对比分析得出,新机构的移栽轨迹回程段与地面的夹角增加到90°,环扣高度增加到68mm,推苗点与箱体回转中心最低点的距离增加到21mm,改善了水稻钵苗的移栽质量。 展开更多

关键词 水稻 钵苗 移栽机构 精确多位姿解析

下载PDF 职称材料

基于回归森林的面部姿态分析 被引量：6

8

作者 乔体洲 戴树岭 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期1151-1158,共8页

快速稳定地计算头部姿态的算法在很多应用领域都是非常重要的,为了寻求在飞行模拟器中实时跟踪操纵者头部运动的新方法,提出一个基于随机回归森林、使用深度数据来解决面部朝向的计算框架.该框架利用标注了真实头部位置和朝向的大规模... 快速稳定地计算头部姿态的算法在很多应用领域都是非常重要的,为了寻求在飞行模拟器中实时跟踪操纵者头部运动的新方法,提出一个基于随机回归森林、使用深度数据来解决面部朝向的计算框架.该框架利用标注了真实头部位置和朝向的大规模人体面部模型数据库进行随机森林的训练,将携带标注真实参数值的随机采样图像块输入随机森林进行训练;在决策树叶子节点中得到姿态参数的高斯分布,再使用得到的随机森林进行面部姿态的计算,从而将面部姿态分析问题转换为待测试深度图像的随机采样子域的投票问题.测试了参数和引入计算的图像特征对识别性能的影响,并与相关算法进行比较,结果表明,该框架有较高的识别率和抗干扰能力,能够处理头部姿态大范围、快速变化、暂时性遮挡以及面部表情等数据. 展开更多

关键词 随机森林 面部朝向分析 决策树 飞行模拟器 机器视觉

下载PDF 职称材料

面向人因工程的虚实融合交互式教学模式改革研究 被引量：1

9

作者 杨晓楠 薛庆 胡耀光 《教育教学论坛》 2023年第41期9-12,共4页

针对工业领域的体力工作负荷与职业疾病的防范,人因工程中NIOSH提举方程和生物力学姿态分析发挥着重要作用,作为有效的评估风险手段被广泛采用。但目前针对该部分内容的教学效果并不理想,传统的教学模式缺乏理论与实际的结合,公式繁多,... 针对工业领域的体力工作负荷与职业疾病的防范,人因工程中NIOSH提举方程和生物力学姿态分析发挥着重要作用,作为有效的评估风险手段被广泛采用。但目前针对该部分内容的教学效果并不理想,传统的教学模式缺乏理论与实际的结合,公式繁多,严重制约了课堂教学质量与效果。面向人因工程教学过程中提举方程分析和生物力学相关内容,提出了一种虚实融合的交互式教学模式,以期利用增强现实技术构建虚实融合环境,更直观立体地呈现复杂且枯燥的教学内容,最大限度地调动学生的学习积极性,提高教学效果,因此实施教学改革势在必行。 展开更多

关键词 人因工程 增强现实 教学改革 提举方程 生物力学

下载PDF 职称材料

3URS-PPPS并联变胞切割机构的运动学分析及仿真

10

作者 王爱芳 刘秀莲 +1 位作者 宋胜伟 杨晨升 《中国工程机械学报》 北大核心 2023年第5期406-410,共5页

并联变胞机构的运动学位姿正解和逆解是并联变胞机构运动学研究的重点,也是机构工作空间分析和误差分析的基础。以3URS-PPPS型并联变胞切割机构为研究对象,采用D-H参数法建立其变胞源构态和子构态的统一位姿解析模型,对比Matlab数值计算... 并联变胞机构的运动学位姿正解和逆解是并联变胞机构运动学研究的重点,也是机构工作空间分析和误差分析的基础。以3URS-PPPS型并联变胞切割机构为研究对象,采用D-H参数法建立其变胞源构态和子构态的统一位姿解析模型,对比Matlab数值计算与ADAMS仿真分析结果,验证理论分析的正确性。 展开更多

关键词 并联变胞机构 D-H参数法 运动学分析 位姿解析模型

下载PDF 职称材料

钢结构建筑探伤机器人刚柔耦合空间位姿解析与实验研究 被引量：1

11

作者 艾青林 郑凯 宋国正 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期597-606,共10页

针对传统钢结构建筑健康监测中存在检测盲区和检测不全面的问题,研究了磁吸附式刚柔耦合柔性探伤机器人并对其控制系统进行了改进.建立了柔性机器人前、后车体位移和姿态运动学数学模型与机器人刚柔耦合结构位姿解算方程,通过惯性测量... 针对传统钢结构建筑健康监测中存在检测盲区和检测不全面的问题,研究了磁吸附式刚柔耦合柔性探伤机器人并对其控制系统进行了改进.建立了柔性机器人前、后车体位移和姿态运动学数学模型与机器人刚柔耦合结构位姿解算方程,通过惯性测量单元和编码器获取柔性探伤机器人前、后车体实时动态位姿参数,分别采用显性互补滤波器和扩展卡尔曼滤波器解算前、后车体在不同工况中的静态、动态姿态,利用航迹推算算法确定机器人的位置,通过数据融合得到柔性机器人刚柔耦合结构的空间位姿.实验结果表明,扩展卡尔曼滤波算法的动态跟踪性能更好,可为柔性探伤机器人在复杂建筑结构越障运动中提供精确的空间位姿参数. 展开更多

关键词 钢结构建筑探伤 柔性机器人 刚柔耦合 空间位姿解析 扩展卡尔曼滤波算法

原文传递

移动机器人平台的位姿检测

12

作者 卢军民 刘俊 +1 位作者 于治福 张伟杰 《机械与电子》 2007年第7期52-54,共3页

主要研究非平整地面移动机器人平台位姿分析以及位姿检测的问题。根据移动机器人在复杂地形条件下的工作要求以及所研究机器人的结构特点,设计了2种机器人平台位姿检测的方法。

关键词 移动机器人平台 非平整地面 位姿分析 位姿检测

下载PDF 职称材料

Stewart并行机构位姿误差分析 被引量：11

13

作者 吕崇耀 熊有伦 《华中理工大学学报》 CSCD 北大核心 1999年第8期4-6,共3页

在获得 ６６ Ｓ Ｐ Ｓ六自由度 Ｓｔｅｗ ａｒｔ并行机构封闭运动学位姿正解精确解析的基础上，提出了六自由度并行机构位姿误差的一种分析方法．针对一种 Ｘ型 Ｓｔｅｗ ａｒｔ 并行机构，进行了必要的数字模拟位姿误差分析．... 在获得 ６６ Ｓ Ｐ Ｓ六自由度 Ｓｔｅｗ ａｒｔ并行机构封闭运动学位姿正解精确解析的基础上，提出了六自由度并行机构位姿误差的一种分析方法．针对一种 Ｘ型 Ｓｔｅｗ ａｒｔ 并行机构，进行了必要的数字模拟位姿误差分析．模拟结果表明：在杆长所限定的工作空间里，与 Ｙ型 Ｓｔｅｗ ａｒｔ 并行机构相比， Ｘ型 ６６ Ｓ Ｐ Ｓ六自由度 Ｓｔｅｗ ａｒｔ 并行机构除在特殊形位对于六杆综合输入误差具有较高的放大作用外，对于六杆综合输入误差的放大作用要小近一个数量级． 展开更多

关键词 六自由度 并行机构 位姿误差分析 STEWART

下载PDF 职称材料

机器人装配系统的误差分析和精度建模 被引量：8

14

作者 谢存禧 汤祥州 邵明 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第9期8-11,共4页

对装配作业过程进行了精度状态的描述；从工件的夹持位姿误差和基础装配件的定位位姿误差的角度出发，分析了产品装配过程的精度；考虑到误差传递的影响，建立了机器人装配系统的精度模型，最后用蒙特卡罗法进行模拟，结果与实际机器人... 对装配作业过程进行了精度状态的描述；从工件的夹持位姿误差和基础装配件的定位位姿误差的角度出发，分析了产品装配过程的精度；考虑到误差传递的影响，建立了机器人装配系统的精度模型，最后用蒙特卡罗法进行模拟，结果与实际机器人吊扇电机装配线统计结果非常接近。 展开更多

关键词 机器人装配系统 位姿 误差分析 精度 建模

下载PDF 职称材料

焊接机器人运动学分析 被引量：8

15

作者 聂晓波 陈亚峰 《自动化仪表》 CAS 北大核心 2013年第9期67-72,共6页

为了研究焊缝轨迹跟踪的方法,以实验室专用HP-6焊接机器人系统为对象,对该机器人焊接系统进行了运动学分析。通过建立机器人焊接系统坐标系,导出机器人本体运动学方程和焊丝端头工具矢量齐次变换矩阵。接着,分析了焊接系统闭环运动学,... 为了研究焊缝轨迹跟踪的方法,以实验室专用HP-6焊接机器人系统为对象,对该机器人焊接系统进行了运动学分析。通过建立机器人焊接系统坐标系,导出机器人本体运动学方程和焊丝端头工具矢量齐次变换矩阵。接着,分析了焊接系统闭环运动学,求出机器人本体运动学逆解,从而得到机器人末端空间位姿。最后,通过试验分析,给出了机器人焊接系统整体运动方程。该方程为后续的焊缝轨迹规划提供可依据的数学模型,也为开展更深层次的机器人焊接系统智能化研究提供了可靠的运动学依据。 展开更多

关键词 焊接机器人 机器人位姿 运动学分析 坐标系 齐次变换

下载PDF 职称材料

新型4自由度并联机器人位姿误差分析 被引量：5

16

作者 郭阳 房立金 +1 位作者 董滨 张祥德 《机械科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2001年第6期869-871,共3页

将一种新型四自由度并联机器人等效为由串联机构构成的空间闭环机构 ,运用 Denavit- Hartenberg方法提出了运动平台位姿误差的一种分析算法。利用这个算法可以分析各种构件加工、安装误差对运动平台位姿精度的影响。进行了数值仿真验证... 将一种新型四自由度并联机器人等效为由串联机构构成的空间闭环机构 ,运用 Denavit- Hartenberg方法提出了运动平台位姿误差的一种分析算法。利用这个算法可以分析各种构件加工、安装误差对运动平台位姿精度的影响。进行了数值仿真验证了算法的正确性。最后分析出对位姿精度影响较大的因素 。 展开更多

关键词 并联机器人 空间闭环机构 Denavit-Hartenberg方法 位姿误差分析

下载PDF 职称材料

七自由度仿人机械手的逆运动学分析 被引量：4

17

作者 韩致信 严镭 任燕宏 《科学技术与工程》 2011年第8期1733-1736,共4页

对一种7自由度仿人机械臂进行了运动学分析,在求出正运动学问题的基础上,运用位姿分离的方法对其逆运动学进行了运算。这种方法计算量比较小,适合实时控制。在MATLAB环境下,用Robotics Toolbox工具箱对该机器人的逆运动学、运动轨迹等... 对一种7自由度仿人机械臂进行了运动学分析,在求出正运动学问题的基础上,运用位姿分离的方法对其逆运动学进行了运算。这种方法计算量比较小,适合实时控制。在MATLAB环境下,用Robotics Toolbox工具箱对该机器人的逆运动学、运动轨迹等进行了仿真,验证了计算的正确性。 展开更多

关键词 逆运动学 仿人机械手 位姿分离 仿真

下载PDF 职称材料