运动控制

摘要： 所有的运动都是由于运动神经元的激活而产生的,大量的研究表明持续性内向电流(Persistent In-ward Current,PIC)对于动物和人类的运动神经元具有重要的非线性调节作用,本文通过总结40年来PIC对运动调节的研究,特别是对于人类的运动调节的研究,为之后的运动机制研究提供参考依据,并展望相关研究仍需解决的问题.

摘要： 背景:楼梯行走是导致老年人跌倒的外部因素,双任务干扰的姿势控制能力下降是导致老年人跌倒的内部因素。太极拳改善单任务姿势控制能力、预防跌倒的功效得到公认,但对双任务干扰时楼梯行走姿势控制能力的影响尚未可知。目的:探讨上下楼梯行走附加双任务干扰,运动人群类型(组间)及任务类型(组内)对身体稳定性、下肢关节运动特征及力学特征指标的影响。方法:招募太极组、快走组与对照组健康老年女性各20名,分别进行单任务、认知任务、动作任务、组合任务的楼梯行走测试。应用Vicon系统与Kistler测力台分别同步采集上、下楼梯行走中的运动学与动力学数据。结果与结论:(1)身体稳定性指标方面,相比于单任务,对照组老年人组合任务条件中质心-压心前后与内外距离显著增长(P=0.002,P=0.021),抬脚高度显著降低(P=0.018);太极组老年人组合任务条件中只有上楼梯抬脚距离显著降低(P=0.034);太极组在双任务范式中楼梯行走质心-压心前后与内外距离显著短于对照组(P=0.041,P=0.006),下楼梯行走抬脚距离显著高于对照组(P <0.001);(2)下肢髋膝踝三关节运动学指标方面,在动作与组合任务条件中,对照组上楼梯踝关节跨越角度显著增大(P <0.001),下楼梯踝关节运动幅度显著减小(P <0.001)、跨越角度显著增大(P <0.001);太极组上楼梯动作任务与组合任务踝关节运动幅度显著增大(P <0.001);在动作任务与组合任务范式中,太极组踝关节运动幅度显著大于对照组(P=0.005,P=0.012),跨越角度显著小于对照组(P=0.033,P=0.021);(3)下肢关节力学指标方面,相比于单任务,3组老年人组合任务、动作任务条件上楼梯行走伸髋力矩峰值显著减小(P <0.001),伸膝力矩峰值显著增大(P <0.001),下楼梯下肢关节力矩均显著减小(P <0.001),太极组伸膝力矩峰值显著大于对照组(P <0.001);(4)提示长期太极拳练习有助于老年女性加强下肢神经肌肉控制,提高跨越台阶高度,进而起到增强身体稳定控制、抵抗双任务干扰、降低跌倒风险的效果。

摘要： 背景:楼梯行走是导致老年人跌倒的外部因素,双任务干扰的姿势控制能力下降是导致老年人跌倒的内部因素.太极拳改善单任务姿势控制能力、预防跌倒的功效得到公认,但对双任务干扰时楼梯行走姿势控制能力的影响尚未可知.目的:探讨上下楼梯行走附加双任务干扰,运动人群类型(组间)及任务类型(组内)对身体稳定性、下肢关节运动特征及力学特征指标的影响.方法:招募太极组、快走组与对照组健康老年女性各20名,分别进行单任务、认知任务、动作任务、组合任务的楼梯行走测试.应用Vicon系统与Kistler测力台分别同步采集上、下楼梯行走中的运动学与动力学数据.结果 与结论:①身体稳定性指标方面,相比于单任务,对照组老年人组合任务条件中质心-压心前后与内外距离显著增长(P=0.002,P=0.021),抬脚高度显著降低(P=0.018);太极组老年人组合任务条件中只有上楼梯抬脚距离显著降低(P=0.034);太极组在双任务范式中楼梯行走质心-压心前后与内外距离显著短于对照组(P=0.041,P=0.006),下楼梯行走抬脚距离显著高于对照组(P<0.001);②下肢髋膝踝三关节运动学指标方面,在动作与组合任务条件中,对照组上楼梯踝关节跨越角度显著增大(P<0.001),下楼梯踝关节运动幅度显著减小(P<0.001)、跨越角度显著增大(P<0.001);太极组上楼梯动作任务与组合任务踝关节运动幅度显著增大(P<0.001);在动作任务与组合任务范式中,太极组踝关节运动幅度显著大于对照组(P=0.005,P=0.012),跨越角度显著小于对照组(P=0.033,P=0.021);③下肢关节力学指标方面,相比于单任务,3组老年人组合任务、动作任务条件上楼梯行走伸髋力矩峰值显著减小(P<0.001),伸膝力矩峰值显著增大(P<0.001),下楼梯下肢关节力矩均显著减小(P<0.001),太极组伸膝力矩峰值显著大于对照组(P<0.001);④提示长期太极拳练习有助于老年女性加强下肢神经肌肉控制,提高跨越台阶高度,进而起到增强身体稳定控制、抵抗双任务干扰、降低跌倒风险的效果.

摘要： 自动化生产线运输零件进行数控机床加工,往往会由于零件位姿误差导致加工产品不合格,影响加工效率。针对该问题,研究一种基于机器视觉识别定位并修正加工零件位姿的方法。机器人通过视觉系统获取坐标及偏移角度,利用运动控制系统抓取零件并修正角度后放置在机床加工位置,通过仿真软件评定其稳定性和可靠性。结果表明:该方法能快速准确获取零件信息,并控制机器人抓取零件放入机床正确位置,从而有效提升加工质量和效率。

摘要： 智能化是汽车的三大变革技术之一。深度学习(Deep Learning,DL)具有拟合能力优、表征能力强和适用范围广的特点,是进一步提升汽车智能性的重要途径。本文总结了用于自动驾驶汽车的深度学习技术,包括发展历史、主流算法以及感知、决策与控制技术应用。首先回顾深度学习的历史及现状,总结神经网络的“神经元-层-网络”三级结构,重点介绍卷积网络和循环网络的特点以及代表性模型。其次阐述以反向传播为核心的深度网络训练算法,列举用于深度学习的常用数据集与开源框架,概括网络计算平台和模型优化设计技术。最后讨论深度学习在自动驾驶汽车的环境感知、自主决策和运动控制三大方向的应用现状及其优缺点,具体包括物体检测和语义分割、分解式和端到端决策、汽车纵横向运动控制等,针对用于自动驾驶汽车的深度学习技术,指明了不同问题的适用方法以及关键问题的未来发展方向。

摘要： 水下航行器是一种典型的非线性和欠驱动系统,在工作环境中会受到风浪流等外界干扰,难以建立精确的数学模型。水下航行器系统的复杂性与不确定性给运动控制器的设计带来了挑战,因此,针对水下航行器运动控制所应用的方法进行分析,引入无模型自适应(Model Free Adaptive,MFA)控制方法,并完成仿真验证。仿真结果表明,该方法可以使水下航行器较好地跟踪设定轨迹,具有进一步的研究价值。

摘要： 无人机在室内等复杂环境中飞行时,存在GPS信号较弱、惯性传感器累计误差较大等问题,导致无法实现室内的精准定位。本文提出一种基于粒子群圆检测算法的无人机目标定位方法,该方法通过OpenCV视觉模组进行图像预处理,并通过增量式PID(Proportion Integration Differentiation)与图像滤波相结合的粒子群圆检测算法获得目标标靶的核心坐标与半径等参数,通过对运动的实时控制、增加判断条件等提高无人机的标定效率与准确率。实验结果表明,该方法能够将无人机的位置调整时间控制在4 s以内,且将标定准确率提高到了90%,极大地缩短了无人机的标定时间,提升了无人机的位置标定准确率。

摘要： 为满足实验教学中对机器人运动控制平台的需求,开发了基于Simulink的机器人实时运动控制平台。以多自由度机器人为控制对象,搭建了基于双机方案的控制系统,完成了硬件系统的开发。采用模糊PID控制方法,在Simulink编程环境中编写软件程序,并开展了机器人对阶跃信号的轨迹跟踪实验,对比了PID和模糊PID两种方法的控制效果。实验结果表明,所开发的平台可为学生开展机器人实时运动控制提供验证平台。

摘要： 随着机器人和人工智能技术的快速发展,行业对智能机器人的需求提高,提升机器人智能化水平是急需解决的问题。四足机器人作为具有代表性的腿足式机器人之一,因其友好的外形和结构优势,广受研究人员喜爱。首先介绍了目前国内外具有代表性的研究团队开发出的几款较为先进的四足机器人平台。然后介绍了一些研究人员使用深度强化学习方法训练四足机器人进行自主学习运动的工作。并分析了更适合进行基于深度强化学习方法训练四足机器人控制策略的仿真平台及环境,总结目前由仿真环境到四足机器人实体平台存在的难点及减小仿真到现实之间差距的思路。最后,对具有学习能力的四足机器人的应用场景进行展望,并介绍了未来研究工作的思路。

摘要： 针对户外巡检、户外清洁、智能农业等户外场景对自主机器人的使用需求,设计了一种具有很强实时性和稳定性的移动机器人户外导航方法。移动机器人收到户外GPS航迹点后,使用激光雷达实时获取周边环境点云并构建局部栅格图,在栅格地图内使用基于路段走向改进的A-star算法搜索局部避障路径,最后设计使用模型预测控制器以跟踪避障轨迹。为了验证该导航方法的可行性,在仿真和户外环境下分别进行了对比实验,实验结果表明所生成的轨迹稳定平滑并能有效避障,模型预测控制器轨迹跟踪精度高、耗时短,实现了户外移动机器人高效率、稳定导航。

摘要： 随着机器人技术的发展,机器人在工业、医学、军事领域的应用越来越广泛,机器人已经可以胜任传统工业中人力密集型的工作.目前,机器人学与人工智能科学结合,向着高精度、高速度、高自主方向快速发展,进一步将机器人引入到智慧型的工作中来.此次课题以机械手掌为对象,研究机械手掌如何模仿人手进行钢琴弹奏,研究如何实现水平方向的灵活移动以及如何让远程操作者感受到接触琴键的实践.结合电工电子技术、智能感知方法和运动控制技术,研究的成果对提升特种远程操纵机器人的灵活性有重要意义.在理论研究的基础上进行了实际的硬件设计和搭建,并进行了仿真和实验研究,包括控制电路的仿真和数据采集处理,同步带直线线性模组、力反馈系统的搭建及实验测试,验证了提出方法的可行性.

摘要： 管道焊接机器人以其焊接成形好、质量稳定性好、自动化程度高等优势在长输油气管道建设领域得到了大规模推广应用.针对管道焊接机器人焊枪高速、短行程往复摆动运动特点,对焊枪驱动步进电机加、减速运动控制进行了研究.通过分析S曲线的算法原理及其传统的七段模型,对该模型进行了优化修正,提出了一种基于分段插值和三角函数的S形运动曲线,将该运动模型与修正后的传统七段模型进行仿真比较.仿真结果表明,该运动曲线在运动过程中不存在柔性冲击,同时也保证了焊枪运动的稳定性.最后将该加、减速运动曲线应用到管道焊接机器人的摆动机构中,焊枪运动平稳可靠,取得了良好的效果.

摘要： 本文以航天发射仿真训练系统为背景,重点论述了基于DI-Guy的虚拟人技术在系统开发中的实现过程.本文探讨了虚拟人的几何建模和运动控制建模,介绍了新建模型在DI-Guy中的配置方法,实现了场景中多种类型参试人员的建模、加载及集成;应用关键帧及插值技术,完成了虚拟人自定义动作的设计及生成,解决了测试发射活动中相关动作的模拟操作问题;通过底层API函数的灵活控制,实现了虚拟人动作行为的实时控制,解决了系统的交互性问题.

摘要： 为使虚拟人运动控制产生的运动行为更加接近真实人体运动,构建了一个基于生物力学的虚拟人运动控制系统.该控制系统主要包含3层:高层策略控制层,用于监控环境变化和虚拟人自身状态,并依据给定的控制策略向中间层送出控制信号;中间脊椎反射层,可接收来自高层的控制信号和感知到的虚拟人自身状态及环境信息并映射为肌肉的激励信号;底层肌肉驱动层,通过引入肌腱模型来产生与真实人体肌肉力特性相同的驱动力.为了提高仿真行走运动的逼真性,在控制参数优化过程中引入步态相似度作为评价标准.在Matlab中的Simulink环境下进行虚拟人行走运动仿真实验的结果表明,文中系统能够自主控制虚拟人平稳行走且运动有很好的逼真性;仿真结果表明,该系统可行,且在优化过程中加入步态相似度评价标准获得的控制参数能够产生更为逼真的虚拟人行走运动.

摘要： 本文阐述了Motion Control交互式摄影控制系统的技术特点和使用方法.介绍了Motion Control的发展历程以及在我台的使用状况.通过分析Motion Control在我台以及国外艺术作品中的典型运用,简析了Motion Control的特点和技术优势.Motion Control吸引作者的不仅仅是其丰富的运动控制手法，更多的是艺术与技术相融合所带来的强大创造力。不夸张地讲:这种石破天惊的创造力让全球的先锋影视创作者为之动容。在过去相当长的一段时间里，它深刻地影响着前后期影视特效流域艺术家们的思维方式。

摘要： 为了实现对不同复杂形状曲面构件的快速高精度检测,提出了一种阵列超声无损检测方案.通过六自由度机械臂夹持阵列超声换能器对曲面构件检测区域进行覆盖扫描,运用曲面构件的CAD数模或由阵列超声换能器测距获得的曲面构件表面数据,设计了基于UG二次开发的扫描轨迹生成方案.利用机械臂下位机的运动控制语言VAL3,设计了使用轨迹点云的机械臂运动控制方案.由机械臂下位机硬件IO与Socket通信接口实现超声检测数据与位置信息的同步方案.基于旋量理论实现对六自由度机械臂的运动学建模,并利用VTK实现了机械臂的三维可视化仿真方案.由以上方案构建的阵列超声检测系统,具有结构简单、通用化、检测范围大、检测速度快等优点.

摘要： 近年来汽车保有量迅速增长,道路通行压力剧增.在车路协同系统(VehicularInfrastructure Cooperative Systems,VICS)的推动下,多车协作和车辆编队的理念逐渐受到学术和工程领域的重视.本文综述了常用的交通仿真软件,指出了常用交通仿真软件的优势和不足.在此基础上本文给出了基于车路协同的可视化交通仿真平台设计方案,对比和分析了常用的同质车队运动控制算法.通过结果表明,本文设计的仿真平台可以较好的对简单路况下的车队运动控制进行仿真模拟;此外,引入了合作机制后,车队运动控制的效果能够得到有效的改善.本文设计的三维可视化交通仿真平台是对现有交通仿真软件的一个有益的补充.

摘要： 随着航天事业的发展，航大器产品的装配越来越复杂。本文研究大型设备机器人辅助安装的方法.本系统通过向机器人控制器写入关于运动目标点的空间坐标和姿态信息,由机器人控制器计算运动路径,来实现运动控制,完成装配.选用ATI六维力/力矩传感器采集信息,采用了柔顺力控制算法在外力采集时避开加速期,减小惯性力的干扰.同时通过预先采集分析干扰力波形、滤波处理,解决了运动过程中惯性冲击和振动影响控制的问题.重力补偿后将力和力矩变换到空间坐标中以计算运动增量,由控制器完成执行运动.最终通过试验验证了该方法的正确性.

摘要： 本文设计了一种新型水下清污机器人系统进行导管架平台清污作业,从而降低人员工作强度、提高工作效率.该机器人采用双抱臂结构作为工作定位系统,以解决传统真空吸附易失效的问题.利用清污作业的高压水射流用于喷水推进系统,降低了传统水下机器人的高压输电要求.在考虑水下机器人的非线性水动力分析结果基础上,建立了该系统的运动分析计算模型,并基于模型反馈线性化,分别建立了PID和LQR控制策略下的位姿控制系统.通过数值模拟分析了在海流作用条件下,无推力约束条件、有推力约束条件以及系统建模误差下,两种控制器的控制效果.结果表明相比传统PID控制器,反馈线性化LQR控制器能更好地实现控制目标.

摘要： 本文设计了一种新型水下清污机器人系统进行导管架平台清污作业,从而降低人员工作强度、提高工作效率.该机器人采用双抱臂结构作为工作定位系统,以解决传统真空吸附易失效的问题.利用清污作业的高压水射流用于喷水推进系统,降低了传统水下机器人的高压输电要求.在考虑水下机器人的非线性水动力分析结果基础上,建立了该系统的运动分析计算模型,并基于模型反馈线性化,分别建立了PID和LQR控制策略下的位姿控制系统.通过数值模拟分析了在海流作用条件下,无推力约束条件、有推力约束条件以及系统建模误差下,两种控制器的控制效果.结果表明相比传统PID控制器,反馈线性化LQR控制器能更好地实现控制目标.

摘要： 本发明实施例提供了运动控制部件、运动控制方法、机器人及运动控制系统。运动控制部件用于控制运动部件运动，所述运动控制部件包括相互连接的控制部和驱控部，所述控制部包括用于预存波表数据的第一存储部，所述波表数据通过对用于控制所述运动部件运动的运动参数序列进行解算获得；所述驱控部用于自所述第一存储部读取所述波表数据，并基于所述波表数据驱动所述运动部件运动。上述技术方案采用第一存储部预存解算出的波表数据，使得驱控部可以在需要控制运动部件运动时直接读取预存的波表数据，而无需用户每次都重新配置运动参数。可以有效节省操作时间，大大提高工作效率，并且有助于支持运动部件所在设备(例如机器人)离线工作。

摘要： 本发明提供可以抑制对目标轨迹的跟随性的下降的车辆运动控制装置、车辆运动控制方法和车辆运动控制系统。车辆运动控制装置包括：接受被装载了车辆运动控制装置的车辆的目标轨迹上的目标位置的输入，累积目标位置的目标位置累积部件，以及将使车辆跟随由目标位置累积部件累积的先前的目标位置的指令输出到车辆的致动器的致动器指令部件。

摘要： 本发明实施例提供运动控制部件、运动控制方法、机器人及运动控制系统。运动控制部件用于控制运动部件运动，运动控制部件包括相互连接的控制部和驱控部，控制部用于响应于触发指令的接收，将波表数据输出至驱控部，其中，波表数据通过对用于控制运动部件实施当前运动的运动参数序列进行解算获得；驱控部用于基于波表数据驱动运动部件实施当前运动；其中，控制部还用于在运动部件完成当前运动时，将用于指示当前运动完成的反馈信息输出至预定设备或部件，以由预定设备或部件启动下一控制任务和/或提示用户当前控制任务完成，其中，控制任务是关于控制任一运动部件实施一次运动的任务。有助于提升用户体验，在一定情况下有助于提高运动控制同步性。

摘要： 本发明提供一种运动控制程序，使计算机发挥如下功能：非实时OS上的接收部从控制多个控制对象装置的用户创建程序接收控制指令，将表示接收的控制指令的内容的控制指令信息通知给控制部，实时OS上的控制部基于由接收部通知的控制指令信息，针对每个运动控制循环反复生成每个控制对象装置的插值指令，并将生成的插值指令存储在针对每个控制对象装置确保的存储器区域，实时OS上的通信模块部从针对每个控制对象装置确保的存储器区域获取插值指令，并将获取到的插值指令从控制部能够识别的规定的信号格式转换成多个控制对象装置的各个控制对象装置能够识别的通信接口规格的信号格式并发送。

摘要： 本发明提供一种运动控制程序，使计算机发挥如下功能：非实时OS上的接收部从控制控制对象装置的用户创建程序接收指示控制对象装置经历多个运动控制循环应进行的动作的控制指令，将表示所接收的控制指令的内容的控制指令信息存储在由非实时OS和实时OS能够参照的共享存储器中确保的控制指令用信道中，实时OS上的存储部从控制指令用信道获取控制指令信息，将获取的控制指令信息存储在FIFO队列，实时OS上的指令处理部从FIFO队列中取出控制指令信息并传递给固定周期处理部，实时OS上的固定周期处理部基于由指令处理部传递的控制指令信息，针对每个运动控制循环向控制对象装置发送插值指令。

摘要： 本发明提供一种运动控制程序，使计算机发挥如下功能：非实时OS上的接收部从控制多个控制对象装置的用户创建程序接收控制指令，将表示接收的控制指令的内容的控制指令信息通知给控制部，实时OS上的控制部基于由接收部通知的控制指令信息，针对每个运动控制循环反复生成每个控制对象装置的插值指令，并将生成的插值指令存储在针对每个控制对象装置确保的存储器区域，实时OS上的通信模块部从针对每个控制对象装置确保的存储器区域获取插值指令，并将获取到的插值指令从控制部能够识别的规定的信号格式转换成多个控制对象装置的各个控制对象装置能够识别的通信接口规格的信号格式并发送。

摘要： 本发明提供一种车辆运动控制装置、车辆运动控制方法以及车辆运动控制系统。为与前行车非机械性地连结并能够追随行驶的的后续车的车辆运动控制装置，该车辆运动控制装置构成为，具有：目标轨道获取部，其获取目标轨道，该目标轨道基于所获取的与前行车相关的信息而生成，且追随前行车的行驶轨道；促动器控制输出部，其基于由目标轨道获取部获取的目标轨道，将以与前行车的最接近距离被维持为预先设定的距离的方式追随前行车行驶的指令向后续车的与操舵及制动、驱动相关的促动器的控制部输出。

摘要： 本发明提供一种运动控制程序，使计算机发挥如下功能：实时OS上的信道管理部针对多个接收部在共享存储器上创建共同的操作用信道，非实时OS上的多个接收部在从与各接收部相关联的用户创建程序中接收到准备指示的情况下，经由操作用信道指示生成部生成控制指令用信道，实时OS上的信道管理部在共享存储器上生成与进行了准备指示的用户创建程序相关联的控制指令用信道，非实时OS上的接收部从用户创建程序中接收控制指令，将表示接收的控制指令的内容的控制指令信息存储在控制指令用信道，实时OS上的固定周期处理部基于从控制指令用信道获取到的控制指令信息，针对每个运动控制循环向控制对象装置发送插值指令。

摘要： 本发明实施例提供运动控制部件、运动控制方法、机器人及运动控制系统。运动控制部件用于控制运动部件运动，运动控制部件包括相互连接的控制部和驱控部，控制部用于响应于触发指令的接收，将波表数据输出至驱控部，其中，波表数据通过对用于控制运动部件实施当前运动的运动参数序列进行解算获得；驱控部用于基于波表数据驱动运动部件实施当前运动；其中，控制部还用于在运动部件完成当前运动时，将用于指示当前运动完成的反馈信息输出至预定设备或部件，以由预定设备或部件启动下一控制任务和/或提示用户当前控制任务完成，其中，控制任务是关于控制任一运动部件实施一次运动的任务。有助于提升用户体验，在一定情况下有助于提高运动控制同步性。

摘要： 本实用新型提供一种自编程运动控制板卡、运动控制装置及运动控制系统，涉及自动化控制技术领域，所述自编程运动控制板卡，包括：板体、处理器和通信模块，处理器和通信模块均设于板体上；通通信模块包括：编码器接口单元、RS485串行通信接口单元、控制器局域网总线接口单元、无线通信单元、红外遥控接口单元、USB接口单元和多路串口通信单元，且均与处理器连接，其中，不同的通信模块与处理器的不同端口连接。本实用新型针对现有技术中底层协议不统一导致通用性不佳的缺陷，通过多种类型的通信模块，实现小型设备的伺服控制、步进控制，进而实现运动控制，提高实用性和通用性。