检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2021年第3期57卷 1-10页

作者：何天宝郭闯强任浩姜力哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

随着医疗技术的发展,静脉穿刺已经成为人体健康评估、病情诊断、治疗的必要手段,目前几乎全部依靠医护人员手动操作完成,自动化需求日益强烈。为了减轻医护人员的精神和体力负担,推进医疗自动化和智慧医疗的发展,在巨大的社会经济前景... 详细信息

随着医疗技术的发展,静脉穿刺已经成为人体健康评估、病情诊断、治疗的必要手段,目前几乎全部依靠医护人员手动操作完成,自动化需求日益强烈。为了减轻医护人员的精神和体力负担,推进医疗自动化和智慧医疗的发展,在巨大的社会经济前景的激励下,静脉穿刺机器人已成为世界范围内的研究热点,各大研究机构相继发布各自研究成果。简要概述了静脉穿刺机器人的发展现状,详细分析了所涉及的静脉感知、自主决策、机器人结构设计、控制方法等关键技术,总结了存在的问题和面临的挑战,并对未来发展趋势进行了展望。

关键词：静脉穿刺医疗机器人静脉识别感知反馈自主决策

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空间大型可展开环形张拉机构动力学特性分析

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机械工程学报 2024年第12期60卷 344-354页

作者：赵宏跃史创郭宏伟刘荣强哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

空间环形张拉机构是实现天线口径大型化的理想结构形式之一。为了研究环形张拉结构的动力学特性,首先介绍空间环形张拉结构的系统组成,然后对张拉结构的环形桁架进行了运动学分析。根据铰链节点的展开速度,对其展开过程进行运动规划。... 详细信息

空间环形张拉机构是实现天线口径大型化的理想结构形式之一。为了研究环形张拉结构的动力学特性,首先介绍空间环形张拉结构的系统组成,然后对张拉结构的环形桁架进行了运动学分析。根据铰链节点的展开速度,对其展开过程进行运动规划。然后基于运动学结果建立环形桁架机构的动力学模型,通过牛顿—欧拉公式综合考虑了斜拉索索力、关节摩擦阻尼及关节锁紧力矩对动力学特性的影响,分析当机构采用无源驱动时,对斜拉索索力的影响规律。以斜拉索索力变化偏差均值及最大索力值最小为优化目标,对采用的弹簧驱动进行了优化设计,其中优化后的弹簧刚度降低了24.5%,拉索张力偏差均值及索拉力峰值分别降低了45.2%和41.6%。最后研制了缩比原理样机,进行动力学试验,通过试验结果验证了动力学分析方法的正确性。

关键词：环形张拉机构运动学动力学分析驱动优化

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一种垂直起降运载器着陆支腿设计与展开控制

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机械工程学报 2020年第19期56卷 171-181页

作者：田保林高海波于海涛刘振李楠丁亮邓宗全哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

目前,实现垂直起降运载器可重复使用是降低发射成本的有效途径之一。当运载器完成着陆场返回后,需依靠着陆支撑机构的展开、锁定及缓冲吸能三阶段的协同配合,最终实现平稳软着陆。针对运载器着陆支撑机构,提出一种六杆式支撑机构构型,... 详细信息

目前,实现垂直起降运载器可重复使用是降低发射成本的有效途径之一。当运载器完成着陆场返回后,需依靠着陆支撑机构的展开、锁定及缓冲吸能三阶段的协同配合,最终实现平稳软着陆。针对运载器着陆支撑机构,提出一种六杆式支撑机构构型,通过四连杆机构实现展开与收拢动作,利用双锁紧机构型式实现锁定动作,依据机构自锁原理完成单向运动。通过对实际展开工况进行分析,提出主动+随动控制方式和全程作动控制方式。在着陆支撑机构展开过程动力学建模的基础上,分别对两种展开运动控制策略进行优化。并完成不同控制方案对比分析,最终确定合理展开驱动方案,为运载器支撑机构的研制和展开控制提供技术支持。

关键词：运载器回收结构设计动力学展开控制

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大型空间末端执行器在轨操作运输舱策略

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机械工程学报 2011年第3期47卷 109-115页

作者：谭益松刘伊威刘宏蔡鹤皋哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

针对空间运输舱具有较大的速度和惯量,在对运输舱的操作过程中存在着冲击和碰撞,严重的时候会影响系统的安全的问题,研制中国大型空间末端执行器,设计大容差柔性钢丝绳捕获机构和基于滚珠丝杠螺旋传动副的拖动机构,并且对其捕获传感器... 详细信息

针对空间运输舱具有较大的速度和惯量,在对运输舱的操作过程中存在着冲击和碰撞,严重的时候会影响系统的安全的问题,研制中国大型空间末端执行器,设计大容差柔性钢丝绳捕获机构和基于滚珠丝杠螺旋传动副的拖动机构,并且对其捕获传感器系统进行设计。根据末端执行器机构特点和工作原理,提出基于Loop/Contact控制模型的捕获控制策略,有效地减小了操作对系统的冲击。建立空间微重力环境下末端执行器系统和运输舱系统的动力学模型,推导大型末端执行器在轨操作运输舱的动力学方程。计算机仿真试验证明,捕获过程中捕获力较传统方式降低50%,试验证明捕获力小于700 N,二者验证了末端执行器的实用性和控制策略的可行性,对提高大型空间末端执行器的工作稳定性具有重要意义。

关键词：末端执行器运输舱捕获策略 Loop/Contact模型

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MR图像中髋关节软骨厚度的测量及校正

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天津大学学报 2010年第2期43卷 161-167页

作者：曹宇赵杰哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

为了准确诊断和治疗骨关节病,需要准确掌握关节软骨的厚度.核磁共振成像(MRI)技术为关节软骨的厚度测量提供了一种无辐射、非侵入的有效方法.针对MR射影切片成像的特点,提出了一种基于MR图像的髋关节软骨厚度的测量和校正方法.首先,通... 详细信息

为了准确诊断和治疗骨关节病,需要准确掌握关节软骨的厚度.核磁共振成像(MRI)技术为关节软骨的厚度测量提供了一种无辐射、非侵入的有效方法.针对MR射影切片成像的特点,提出了一种基于MR图像的髋关节软骨厚度的测量和校正方法.首先,通过数学模型的论证,将结合高斯二阶微分的零交叉法应用于MR摄影平面中的软骨厚度测量,得出MR摄影平面上薄面体法线方向的软骨测量厚度τ0;在此基础上,提出一种校正算法,针对软骨曲面形状引起的过测量问题对测量厚度误差加以校正,得到校正后的软骨厚度τ.采用人体髋关节标本进行了MR射影和解剖实验,对比了校正的测量厚度和解剖学测量值,实验结果验证了本文方法的有效性.

关键词：厚度测量误差校正核磁共振成像软骨

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双层环形可展开天线机构设计与力学分析

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哈尔滨工业大学学报 2017年第1期49卷 14-20页

作者：史创郭宏伟刘荣强邓宗全机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001

为解决超大口径可展开天线机构的轻量化、高刚度设计问题,提出一种由弹性铰链驱动的双层环形可展开天线机构.建立天线结构的静力学分析模型,得出结构中杆件与拉索的相互影响关系,推导出对角拉索预紧力的取值范围.基于建立的双层环形可... 详细信息

为解决超大口径可展开天线机构的轻量化、高刚度设计问题,提出一种由弹性铰链驱动的双层环形可展开天线机构.建立天线结构的静力学分析模型,得出结构中杆件与拉索的相互影响关系,推导出对角拉索预紧力的取值范围.基于建立的双层环形可展开天线结构动力学分析模型,对比分析前6阶振动频率及其相应的模态振型,与无拉索相比,通过对角斜拉索刚化可以将结构刚度提高1.2倍.分析结构参数对结构振动频率的影响规律,基于振动频率影响因素的灵敏度分析,得出增加双层环形可展开天线机构中的横杆截面面积和斜拉索的截面积,减小纵杆截面面积是提高双层天线结构振动频率的有效措施.

关键词：双层环形桁架可展开天线静力学动力学模态分析

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一种新型球副机构的设计及分析

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宇航学报 2021年第5期42卷 562-571页

作者：李传扬唐德威闫辉垠郭宏伟刘荣强李兵哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

提出一种新型球副机构,即1S机构。该机构由两个转动副和一个等效转动副组成,其运动功能等效为球副。1S机构可通过其变种构型增强刚度和增大运动角度。同时,以1S机构为基础,可构建N-S复合球副机构;与其他运动副进行复合,如移动副、额外... 详细信息

提出一种新型球副机构,即1S机构。该机构由两个转动副和一个等效转动副组成,其运动功能等效为球副。1S机构可通过其变种构型增强刚度和增大运动角度。同时,以1S机构为基础,可构建N-S复合球副机构;与其他运动副进行复合,如移动副、额外的转动副等,可构建X-S机构。在复合铰链中,所有的运动副:(a)均具备相对独立的运动,(b)运动轴线均相交于一点,(c)理论上可包含无数个球副。为验证1S机构的刚度和运动精度,文中建立了其刚度模型、运动学模型、考虑刚度影响的修正的运动学模型以及运动精度模型。通过数值案例分析及仿真验证,表明该球副机构具备足够的刚度和运动精度。新型球副机构的应用之一则是用于3-R(SRS)RP多环机构中的SRS复合铰链,该铰链是基于X-S机构设计且具备7个自由度的运动链,使多环机构可以实现其运动功能。

关键词：球副机构复合铰链刚度模型运动精度 3-R(SRS)RP多环机构

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载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人运动学特性研究

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宇航学报 2008年第6期29卷 1858-1864页

作者：付宜利张福海王树国冉治通哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

针对载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人的运动学问题,引入具有非完整特性的载体姿态无扰约束方程,推导了载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人广义雅可比矩阵。采用等效杆的概念,分析了普通状态的自由漂浮空间机器人和载体姿态无扰的自由... 详细信息

针对载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人的运动学问题,引入具有非完整特性的载体姿态无扰约束方程,推导了载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人广义雅可比矩阵。采用等效杆的概念,分析了普通状态的自由漂浮空间机器人和载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人可达工作空间;基于载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人广义雅可比矩阵所得到的奇异方程,研究了载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人动力学奇异性。仿真结果验证了普通状态的自由漂浮空间机器人与载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人运动学问题的差异性。研究结果为载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人运动规划及控制研究奠定了理论基础。

关键词：自由漂浮空间机器人载体姿态无扰广义雅可比矩阵动力学奇异性

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基于可操作度优化的冗余机械臂逆运动学求解方法

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机械工程学报 2024年第7期60卷 22-33页

作者：杨晓航赵智远李云涛徐梓淳赵京东哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

在运动规划和控制中提升机械臂的灵活性和避免奇异至关重要,一种有效的方法是使可操作度指标最大化。然而可操作度指标是关节角度的非凸函数,优化该指标是一个巨大的挑战,为此提出一种加速度级可操作度最大化(ALMM)方法。首先,通过一种... 详细信息

在运动规划和控制中提升机械臂的灵活性和避免奇异至关重要,一种有效的方法是使可操作度指标最大化。然而可操作度指标是关节角度的非凸函数,优化该指标是一个巨大的挑战,为此提出一种加速度级可操作度最大化(ALMM)方法。首先,通过一种新的多层次同时最小化方案将位置级别的非线性优化问题转化到速度级别和加速度级别,在加速度水平重构最大化可操作度问题。其次,引入最小化速度指标保证系统的稳定性,并使关节角速度维持在较低水平。然后,结合关节的物理极限,将上述问题表述为标准的二次规划(QP)形式进行求解。以SSRMS构型冗余空间机械臂为例进行仿真验证,实验结果表明ALMM方法可以在完成轨迹跟踪任务的同时实现可操作度优化,对比实验证明ALMM方法的有效性和优越性。

关键词：冗余机械臂逆运动学可操作度二次规划

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面向服务机械臂有效操作特征提取的示教方法

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机械工程学报 2013年第3期49卷 10-17页

作者：姚玉峰苏衍宇黄博哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

传统示教编程方法用于服务型移动机械臂时示教繁琐、效率较低、且不能区分示教人员的有效操作与误操作,针对这些不足,提出一种在线提取有效操作并整合再现的示教编程方法。该方法先将示教运动轨迹转换至物体坐标系描述,提升示教轨迹的... 详细信息

传统示教编程方法用于服务型移动机械臂时示教繁琐、效率较低、且不能区分示教人员的有效操作与误操作,针对这些不足,提出一种在线提取有效操作并整合再现的示教编程方法。该方法先将示教运动轨迹转换至物体坐标系描述,提升示教轨迹的环境适应性。利用改进的均方速度算法将示教轨迹转化为由分段轨迹组成的串。基于最近邻规则识别各分段轨迹,实现示教轨迹的特征提取;进而采用容错串匹配算法,从分段轨迹组成的串中查找完成任务的特征,实现示教轨迹中有效操作特征提取。整合提取的有效操作轨迹和其他相关信息再现生成示教控制程序。利用带作业臂智能轮椅系统进行示教及再现试验,通过水杯相对桌面与机械臂位置变化时的抓放试验,表明基于有效操作特征提取的示教再现可适应目标物体的相对位置变化。

关键词：示教编程服务机械臂模式识别有效操作特征均方速度法

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