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面向手势动作捕捉的传感器设计及主从手运动映射
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作者 张阳阳 黄英 +2 位作者 刘家祥 刘平 张玉刚 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期156-164,共9页
本文针对人手和机器人灵巧手在运动学上尺寸的不一致现象带来的主从手指尖运动空间映射的不一致性进行研究.基于聚氨酯拉伸应变传感器构建了测量手指关节弯曲角度的数据手套.通过建立主从手的运动学模型,基于旋转矩阵理论及正向运动学... 本文针对人手和机器人灵巧手在运动学上尺寸的不一致现象带来的主从手指尖运动空间映射的不一致性进行研究.基于聚氨酯拉伸应变传感器构建了测量手指关节弯曲角度的数据手套.通过建立主从手的运动学模型,基于旋转矩阵理论及正向运动学提出了一种指尖运动轨迹计算方法及手势动作捕捉算法.基于正向运动学及逆向运动学的指尖运动映射算法建立了主从手的指尖运动空间轮廓.建立虚拟实验场景,分别针对关节角度映射算法、手势动作捕捉算法及指尖运动映射算法进行了一系列试验.通过实验得出基于聚氨酯的拉伸应变传感器具有良好的时间响应特性及电学稳定性,基于手势动作捕捉算法能够获取主从手的指尖运动空间轮廓,指尖运动轨迹的计算误差控制在2.8 mm以内.结果证明了基于手势动作捕捉算法以及指尖运动映射算法能够实现主从手指尖运动空间的一致性. 展开更多
关键词 主从手 应变传感器 手势动作捕捉 运动映射 运动
轮椅机器人异构主从臂关节空间中的运动映射研究 预览
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作者 龚道雄 何睿 +1 位作者 左国玉 于建均 《电子学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期464-472,共9页
轮椅机器人系统是一种用于帮助有肢体运动困难的老年人/残疾人完成各种日常生活操作的辅助机器人,研究异构主从臂之间的运动映射算法有助于提高此类机器人系统控制操作的便捷性和直观性.本文以人手臂作为通用主臂,异构的7DOF机械臂作为... 轮椅机器人系统是一种用于帮助有肢体运动困难的老年人/残疾人完成各种日常生活操作的辅助机器人,研究异构主从臂之间的运动映射算法有助于提高此类机器人系统控制操作的便捷性和直观性.本文以人手臂作为通用主臂,异构的7DOF机械臂作为从臂,采用穿戴式人体运动运动捕捉系统获取人手臂的关节运动数据,然后根据从机械臂的构型特征将其关节分为肩、肘、腕3组,研究在关节空间中由主臂到从臂的运动映射算法以及从臂的自主避障算法,最终实现符合操作者日常习惯的异构从臂运动控制.本算法具有如下两个突出的优点:(1)老年人/残疾人可以根据生活直觉和日常习惯来控制机械从臂的运动,操作疲劳程度和出错率得到显著降低;(2)轮椅机器人在家庭等非结构化和受限空间中作业时的自身安全性得到显著提高.上述优点对于轮椅机器人系统在助老助残中的应用具有非常重要的意义. 展开更多
关键词 轮椅机器人 异构主从臂 运动映射
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理疗师交互下的下肢康复训练机器人个性化步态规划方法
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作者 郭冰菁 韩建海 +2 位作者 李向攀 张彦斌 尤爱民 《机器人》 CSCD 北大核心 2018年第4期479-490,499共13页
针对偏瘫患者的个体差异及病况差异,提出了一种理疗师交互下的下肢康复训练机器人步态规划方法,在理疗师-减重悬吊式康复训练机器人-患者三者共存的复杂环境中,理疗师穿戴主控外骨骼直接行走实现步态时空参数规划,并融入理疗师的医学经... 针对偏瘫患者的个体差异及病况差异,提出了一种理疗师交互下的下肢康复训练机器人步态规划方法,在理疗师-减重悬吊式康复训练机器人-患者三者共存的复杂环境中,理疗师穿戴主控外骨骼直接行走实现步态时空参数规划,并融入理疗师的医学经验及对患者的评估.首先,基于旋量理论建立运动学模型,实现理疗师空间与机器人空间的运动映射;然后,统一规划机器人关节运动轨迹、减重机构重心调整轨迹及跑步机步速.最后,通过理疗师步态参数的实时采集、运动映射实验及机器人轨迹跟踪实验,验证了步态时空规划方法的有效性.结果表明,髋、膝关节规划角度在人体关节活动范围内,速度变化平稳,关节轨迹规划和重心调整规划均符合人体行走的生理特性.理疗师的参与实现了渐进康复训练中的个性化步态规划. 展开更多
关键词 人机交互 下肢康复训练机器人 步态时空规划 运动映射 旋量理论
基于运动映射的仿人机械手控制 预览 被引量:1
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作者 蒋财军 徐昱琳 丁美昆 《上海大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2018年第1期33-43,共11页
构建了基于数据手套运动映射的仿人机械手控制系统,目的是通过数据手套将人手行为映射到仿人机械手,使仿人机械手能完成自然直观的手势及抓取动作,提高仿人机械手的操作性能.通过实验验证了直接关节角度映射与指尖位置映射能够控制... 构建了基于数据手套运动映射的仿人机械手控制系统,目的是通过数据手套将人手行为映射到仿人机械手,使仿人机械手能完成自然直观的手势及抓取动作,提高仿人机械手的操作性能.通过实验验证了直接关节角度映射与指尖位置映射能够控制仿人机械手实现相应的位姿,证明了基于运动映射的仿人机械手控制系统的正确性和实用性. 展开更多
关键词 仿人机械手 运动映射 数据手套
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紧凑型微创手术机器人的设计与实现 预览 被引量:1
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作者 孔康 王树新 +1 位作者 张淮锋 李建民 《天津大学学报:自然科学与工程技术版》 CSCD 北大核心 2017年第11期1131-1139,共9页
紧凑型微创手术(MIS)机器人的开发对微创手术技术的推广具有重要意义.在深入分析造成da Vinci微创机器人体积庞大的原因的基础上,开发了一种紧凑型微创手术机器人系统.通过添加双被动关节的方式实现了机器人从操作手的紧凑设计,并提... 紧凑型微创手术(MIS)机器人的开发对微创手术技术的推广具有重要意义.在深入分析造成da Vinci微创机器人体积庞大的原因的基础上,开发了一种紧凑型微创手术机器人系统.通过添加双被动关节的方式实现了机器人从操作手的紧凑设计,并提出了与该从操作手相匹配的运动支点预估算法;针对从操作手的应用需求,设计出一种具有末端自转功能的新型微创器械,该器械有助于降低机器人辅助微创手术的操作难度;结合器械的构型特点,设计了机器人主操手,并建立了微创机器人主从运动映射模型,解决了传统微创手术中存在的眼手运动不一致问题.利用所开发的系统样机进行了系列验证性实验以及动物实验,充分验证了所提出的微创手术机器人设计方案的可行性. 展开更多
关键词 微创手术机器人 紧凑设计 丝鞘传动 运动映射 实验研究
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空中鼠标
6
作者 赵义鹏 《无线电》 2014年第6期40-41,共2页
空中鼠标又名空间鼠标,它不同于传统桌面鼠标,传统桌面鼠标采用在平整表面上运动方式,将其运动映射到显示屏上,而空中鼠标采用空间运动方式,将自身的两轴转角映射到显示屏上。
关键词 鼠标 运动方式 运动映射 显示屏 空间 桌面 传统
踝关节康复机器人设计及人—机运动映射分析 预览 被引量:8
7
作者 印松 《中国机械工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第21期2552-2556,共5页
设计一种康复机器人以帮助病人实现踝关节的康复训练。在自由度分析的基础之上,所设计的康复机器人采用3-PUS/S型并联机构。采用旋量理论验证了康复机器人可以实现与踝关节相同的球面运动。通过运动学分析得到机器人的雅可比矩阵。为解... 设计一种康复机器人以帮助病人实现踝关节的康复训练。在自由度分析的基础之上,所设计的康复机器人采用3-PUS/S型并联机构。采用旋量理论验证了康复机器人可以实现与踝关节相同的球面运动。通过运动学分析得到机器人的雅可比矩阵。为解决机器人回转中心与踝关节中心不重合的问题,进行了踝关节到康复机器人的运动映射分析。最后通过数值仿真对运动映射进行了验证。 展开更多
关键词 踝关节康复 并联机构 旋量理论 运动映射
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机器人宇航员遥操作中手臂运动映射优化 被引量:3
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作者 夏晶 蒋再男 +1 位作者 刘宏 蔡鹤皋 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期55-59,共5页
建立了基于虚拟现实的机器人宇航员遥操作系统,使用运动跟踪器实现了手臂的直观准确的遥操作控制.针对机器人宇航员与人体结构存在一定差异的问题,对传统手臂遥操作的笛卡尔空间运动映射方法存在映射精度和手臂构型的差异进行了分析.在... 建立了基于虚拟现实的机器人宇航员遥操作系统,使用运动跟踪器实现了手臂的直观准确的遥操作控制.针对机器人宇航员与人体结构存在一定差异的问题,对传统手臂遥操作的笛卡尔空间运动映射方法存在映射精度和手臂构型的差异进行了分析.在此基础上,提出了一种优化运动映射方法,该方法利用增量控制保证机械臂末端的映射精度,利用工作空间匹配保证手臂构型的一致性,从而实现了操作者直观准确地对机器人宇航员的遥操作.手臂构型和运动跟踪的仿真结果验证了该优化运动映射方法的有效性. 展开更多
关键词 机器人宇航员 运动映射 遥操作 工作空间 虚拟现实
基于数据手套的虚拟手精确建模的研究与实现 预览 被引量:18
9
作者 安明 陈善广 刘玉庆 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2010年第1期 241-244,共4页
研究针对虚拟手与真实手的运动匹配问题,结合人手部的解剖学特征和机构学原理,提出将手部简化为合理的杆架机构,并采用实际物理参数测量等手段,为保证手部几何模型及运动映射的精确性与个性化,给出运动学建模、数据手套标定及采集数据... 研究针对虚拟手与真实手的运动匹配问题,结合人手部的解剖学特征和机构学原理,提出将手部简化为合理的杆架机构,并采用实际物理参数测量等手段,为保证手部几何模型及运动映射的精确性与个性化,给出运动学建模、数据手套标定及采集数据处理的具体方法。结果搭建试验的平台对方法及实现进行验证,试验中虚拟手与真实手运动匹配良好,表明提出的实现方法有效且实用。 展开更多
关键词 虚拟现实 虚拟手 精确建模 数据手套 运动映射
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Exaggeration of facial expressions from facial motion capture data
10
作者 陈诚儿 李充然 《中国光学快报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第1期29-32,共4页
<正>We propose a method for exaggerating facial expressions derived from exaggeration mappings that transform facial motions into exaggerated motions.The exaggeration mapping of facial motions is defined by non-... <正>We propose a method for exaggerating facial expressions derived from exaggeration mappings that transform facial motions into exaggerated motions.The exaggeration mapping of facial motions is defined by non-negative matrix factorization.Three-dimensional facial expressions are simulated using the exaggerating rate as an input value to convey the degree of variation.Experiments show the validity of the exaggeration mapping and facial expression simulations. 展开更多
关键词 面部表情 动作捕捉 非负矩阵分解 运动映射 模拟 渲染 输入
基于灵巧手的空间遥操作仿真系统 被引量:1
11
作者 何瑾 张国峰 戴树岭 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第21期6915-6918,6924共5页
针对空间遥操作普遍存在的通讯大延时问题,采用3D图形预测显示的方法,建立了基于灵巧手的遥操作仿真系统。操作人员借助数据手套,直接控制虚拟场景中的图形灵巧手来完成作业,图形灵巧手对操作者的输入指令即时响应,远程灵巧手的动... 针对空间遥操作普遍存在的通讯大延时问题,采用3D图形预测显示的方法,建立了基于灵巧手的遥操作仿真系统。操作人员借助数据手套,直接控制虚拟场景中的图形灵巧手来完成作业,图形灵巧手对操作者的输入指令即时响应,远程灵巧手的动作是经过一定时延迟后图形灵巧手运动的再现,从而有效地避开底层通讯时延的影响。首先介绍了系统框架,然后详细介绍了虚拟环境的建模,包括三维实体建模和运动学建模,重点讨论了人手到灵巧手的运动映射,并对空间通讯延迟进行了数学仿真,最后通过仿真对系统进行了验证。 展开更多
关键词 空间遥操作 灵巧手 虚拟现实 运动映射
基于指尖位置的人手与HIT/DLR灵巧手运动映射 预览 被引量:4
12
作者 胡海鹰 谢宗武 +1 位作者 李家炜 刘宏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期 1727-1731,共5页
分别建立人手和HIT/DLR机器人灵巧手的几何模型,并分析两者之间的结构差异及其产生的运动映射问题.通过数据手套测得人手关节角度,利用人手模型和人手运动学关系计算得到人手指尖位置,通过改进的指尖位置的映射方法,将人手的运动... 分别建立人手和HIT/DLR机器人灵巧手的几何模型,并分析两者之间的结构差异及其产生的运动映射问题.通过数据手套测得人手关节角度,利用人手模型和人手运动学关系计算得到人手指尖位置,通过改进的指尖位置的映射方法,将人手的运动映射到机器人灵巧手上,解决了人手运动空间和灵巧手空间不一致的问题.仿真试验结果表明该映射方法是有效和直观的,能满足对HIT/DLR机器人灵巧手遥操作的需要. 展开更多
关键词 人手模型 HIT/DLR灵巧手 指尖位置 运动映射
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面向对象的虚拟手技术研究及实现 预览 被引量:7
13
作者 王文涛 李世其 熊友军 《计算机工程与科学》 CSCD 2006年第2期 45-47,共3页
虚拟手技术是一种很有前途的人机交互技术。本文采用面向对象的方法,建立了一个虚拟手模型,并给出了从人手到虚拟手合理的运动映射算法。然后以Open Inventor为软件平台,采用数据手套和位置跟踪器作为主要的输入设备,开发了一个虚... 虚拟手技术是一种很有前途的人机交互技术。本文采用面向对象的方法,建立了一个虚拟手模型,并给出了从人手到虚拟手合理的运动映射算法。然后以Open Inventor为软件平台,采用数据手套和位置跟踪器作为主要的输入设备,开发了一个虚拟手原型系统,实现了人手与虚拟手的直接交互,并能自然、高效地完成一些虚拟操作。 展开更多
关键词 虚拟手 面向对象 人机交互 运动映射
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人手到灵巧手指尖运动映射的实现 预览 被引量:4
14
作者 刘杰 孙汉旭 张玉茹 《北京邮电大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期 54-58,共5页
在人手到灵巧手的运动映射方面,人手和灵巧手在运动学上的异构现象造成了二者之间运动映射的困难.本文研究灵巧手的抓持规划,通过主从操作来实现.提出了一种基于虚拟手指的直角空间指尖运动映射方法实现人手到灵巧手的运动映射,以数据... 在人手到灵巧手的运动映射方面,人手和灵巧手在运动学上的异构现象造成了二者之间运动映射的困难.本文研究灵巧手的抓持规划,通过主从操作来实现.提出了一种基于虚拟手指的直角空间指尖运动映射方法实现人手到灵巧手的运动映射,以数据手套为人机接口,测量手指的关节角度,建立手的运动学模型,根据运动学模型计算出指尖运动轨迹,完成指尖在抓取过程中的运动学分析,记录指尖在直角坐标空间的运动轨迹,实现了人手和灵巧手的三维运动仿真,完成了三维工作空间的可视化.在虚拟环境下,运动仿真验证了映射算法,证明了其有效性. 展开更多
关键词 主从操作 灵巧手 运动映射
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基于伪机构运动映射的虚拟样机运动学仿真 预览 被引量:3
15
作者 程志红 王政 +2 位作者 段雄 谭建荣 伊国栋 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期 517-521,共5页
通过引入伪机构概念,阐述其生成、运动分析和运动映射原理,并利用后台运行的基于关联矩阵的连杆机构运动分析模块,针对虚拟样机运动学仿真求解中存在的数值迭代累积误差问题,提出了基于伪机构运动映射求解的虚拟样机运动仿真方法.用内... 通过引入伪机构概念,阐述其生成、运动分析和运动映射原理,并利用后台运行的基于关联矩阵的连杆机构运动分析模块,针对虚拟样机运动学仿真求解中存在的数值迭代累积误差问题,提出了基于伪机构运动映射求解的虚拟样机运动仿真方法.用内燃机虚拟样机运动仿真实例验证了该方法的正确性、简单性和稳定性. 展开更多
关键词 虚拟样机 伪机构 运动映射
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灵巧手主从抓持中的运动映射 预览 被引量:2
16
作者 李继婷 张玉茹 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期 722-725,共4页
抓持规划是巧手研究中的关键问题之一,主从抓持是目前较为可行的解决方案.其核心问题是将人手的抓持合理地映射为灵巧手的抓持.以仿人灵巧手为研究对象,提出了从人手到灵巧手的主从运动映射方法,在直角空间内建立了主从运动映射模型.根... 抓持规划是巧手研究中的关键问题之一,主从抓持是目前较为可行的解决方案.其核心问题是将人手的抓持合理地映射为灵巧手的抓持.以仿人灵巧手为研究对象,提出了从人手到灵巧手的主从运动映射方法,在直角空间内建立了主从运动映射模型.根据人手和灵巧手运动学结构的相似性,提出了主从映射矩阵的简化形式,即通过主从手指尖位置增量的线性比例映射,由人手各指尖的运动独立控制灵巧手对应指尖的运动.通过实验对主从映射结果进行了分析,初步探讨了主从映射应满足的基本要求.实验结果表明,映射所确定的灵巧手的指尖位置基本在其工作空间,从而保证主从运动可行;主从手的运动轨迹较为相似,从而保证了主从控制的简单直观. 展开更多
关键词 灵巧手 抓持规划 运动映射 主从抓持
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人手到灵巧手的运动映射实现 预览 被引量:10
17
作者 刘杰 张玉茹 刘博 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期 444-447,451,共5页
本文研究主从操作中人手到灵巧手的运动映射.提出了一种基于虚拟关节和虚拟手指的关节空间运动映射方法,实现了人手和灵巧手的三维运动仿真.以数据手套为人机接口,在虚拟环境下,通过直观地比较映射效果,验证了映射算法.
关键词 主从操作 灵巧手 运动映射 人手 虚拟关节 虚拟手指
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面向作业任务的约束变胞机构设计方法
18
作者 李树军 王洪光 +2 位作者 李小彭 杨贺绪 戴建生 《机械工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期26-35,共10页
如何根据作业任务需求设计约束变胞机构的构型,特别是包含变胞运动副的类型与约束方式的变胞机构,是变胞机构在实际应用中有待解决的关键问题之一。将作业任务分解为子任务,获取对应的变胞构态及其输出运动形式,进而获得对应的变胞运动... 如何根据作业任务需求设计约束变胞机构的构型,特别是包含变胞运动副的类型与约束方式的变胞机构,是变胞机构在实际应用中有待解决的关键问题之一。将作业任务分解为子任务,获取对应的变胞构态及其输出运动形式,进而获得对应的变胞运动副的类型及约束周期,构成了基于任务的变胞机构的输出运动与约束组合循环图。根据变胞运动副的类型和邻接关系,归纳出扩展Assur杆组可以提供的输出运动形式,建立了扩展Assur杆组与变胞机构的运动形式与约束组合的关联,因而可以便捷设计出变胞源机构。通过研究变胞机构的组合变胞循环图与变胞机构的等效阻力梯度变化的对应关系,求得约束变胞运动副的约束形式和结构,代入变胞源机构即可得到对应带有变胞运动副约束形式的全部变胞机构;同时进一步考虑工艺条件及运动的可靠性等因素,从中选取适合作业要求的变胞机构。以设计实例演示和验证了提出的设计理论和设计方法的可行性和实用性。 展开更多
关键词 约束变胞机构 任务-运动映射 约束循环图 等效阻力 变胞副形式
基于判别协作表征分类器的人体行为识别 被引量:1
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作者 昝宝锋 孔军 蒋敏 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第1期259-265,共7页
为了解决协作表征分类器(CRC)对相似样本误分类概率高的问题,提出一种判别协作表征分类器(DCRC)。该分类器考虑了所有训练样本和每一类样本对协作表征系数的影响,得到判别性强的协作表征系数,提升了对相似样本的判别性。基于DCR... 为了解决协作表征分类器(CRC)对相似样本误分类概率高的问题,提出一种判别协作表征分类器(DCRC)。该分类器考虑了所有训练样本和每一类样本对协作表征系数的影响,得到判别性强的协作表征系数,提升了对相似样本的判别性。基于DCRC进行人体行为识别研究。首先用深度运动映射图(DMMs)提取深度动作序列特征,得到DMMs特征描述子,然后利用DCRC对特征描述子进行协作表征编码,最后利用新的判别规则进行分类识别。在人体行为识别数据集上的实验结果表明,DCRC对相似动作具有一定的判别性,且识别精度优于现有的方法。 展开更多
关键词 图像处理 人体行为识别 判别协作表征分类器 协作表征分类器 深度图 深度运动映射
新型机器人辅助微创手术系统分析 被引量:1
20
作者 岳龙旺 石晓磊 +1 位作者 冯腾飞 魏磊 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2017年第5期51-54,共4页
为解决现有机器人辅助微创手术系统的力反馈难题,在对开口手术、手工微创手术、机器人微创手术工作空间、自由度、运动映射关系等特性进行对比分析基础上,通过对现场医生和控制台医生的重新分工,提出一种新型的机器人辅助微创手术系统... 为解决现有机器人辅助微创手术系统的力反馈难题,在对开口手术、手工微创手术、机器人微创手术工作空间、自由度、运动映射关系等特性进行对比分析基础上,通过对现场医生和控制台医生的重新分工,提出一种新型的机器人辅助微创手术系统。针对该系统设计了一种新型丝传动微创手术机构。该机构采用对称式结构,通过丝传动实现对称位置机构的镜向运动映射、对称姿态机构的中心运动映射,从而实现微创手术工具手柄与末端执行器之间的一致运动映射。该机构不仅能够保证系统操作的直观性,而且可实现系统的力反馈功能。 展开更多
关键词 微创手术机器人 丝传动 镜向运动映射 中心运动映射 力反馈
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