古代机器人之谜

读过《三国演义》的人都知道，1700多年前诸葛亮曾经发明一种步行机器人——木牛流马。它外形如牛，步态如马，能载运粮草。有些学者认为那是小说作者为了突出诸葛亮智能过人而杜撰出这么一段故事情节，但大多数学者都深信诸葛亮确实发明过木牛流马，只是后来失传了。     

基于小波神经网络的双足步行机器人步态规划控制器

对于传统的神经网络中神经元模型在结构和信息存储能力上存在的不足，本文提出了一种基于广义小波其函数网络的神经元集聚模型，这种小波神经网络不仅收敛速度快，非线性逼近能力更好，而且具有内部结构变尺度、自适应调整和广义信息存储等智能化特点，更符合生物原型的实际情况。静态学习和准动态学习仿真实验证明这种神经网络结构的有效性。     

空间型两足步行机器人的运动学建模研究

提出两足步行机器人运动学建模的一般方法,既适应于平面运动型,也适应于空间运动型。采用这种建模方法,针对作者设计的NAIWR-Ⅰ空间型两足步行机器人,建立了运动学模型,并对逆运动学解和唯一解问题进行了讨论。     

六足机器人避障功能的研究

通过将红外线传感器安装在腿部最后一个肢节上,实现了六足机器人避障功能。同时对使用的红外线距离传感器的结构、传感器的探测空间以及对传感器干扰的处理进行了分析讨论。实验证明,该传感器布局方案简单、经济实用、性能可靠。     

航天员低重力步行训练被动外骨骼机器人模拟

针对月球或火星登陆航天员在地面进行低重力步行模拟训练的需要,提出一种采用被动重力平衡技术的外骨骼机器人系统。该系统由一台跑步机和一套可穿戴的被动机械外骨骼组成,通过将人体各主要部件的重力按比例分布转嫁到外骨骼上来达到低重力模拟效果,因此其不但可以平衡任意比例（0%-100%）的人体重力,而且可以使受训者感受到各主要关节失去相同比例重力载荷的效果,从而达到逼真模拟低重力步行。由于系统完全被动,无需施加主动关节控制力矩,同时也不用进行关节运动的离线或在线精确规划,从而避免了复杂的关节控制器及其稳定性设计和分析。动力学仿真结果表明,该外骨骼机器人系统能够逼真地模拟出不同重力条件下的步行效果。     

基于旅客步行距离的指廊型航站楼构型优化

采用基于旅客步行距离的分析方法来研究指廊型航站楼构型优化问题。通过分析航站楼构型的影响因素,并利用数学方法进行优化,最终得到了不同旅客构成条件下两种指廊型航站楼的最优构型。     

基于步行周期聚类的视频行人重识别关键帧提取算法

视频行人重识别旨在不同摄像头拍摄的视频中检索特定行人。但是,它面临着数据量庞大和视频数据存在时间冗余的问题,即视频数据耗费大量的存储空间且不同帧之间存在极强的相关性。因此,使用所有的帧进行识别会带来查询效率的下降,而且视频中大量的干扰和噪声也会给准确率带来不利影响。本文提出了基于步行周期聚类的视频行人重识别关键帧提取算法,首先利用行人步行时双脚距离变化的周期性规律提取候选步行周期,然后利用聚类的方法从候选步行周期中选出关键步行周期作为关键帧。最后,将该算法应用在视频行人重识别中,仅使用关键帧的信息进行识别以减少时间冗余的影响,从而提高准确率,并且在查询前对视频进行处理,减少视频数据量以提高查询效率。在视频行人重识别数据集MARS和DukeMTMC-VideoReID上的实验表明,本文算法能够减少59%~82%的视频数据量,并且累积匹配曲线Rank-1提高了1.1%~1.4%,平均精度均值提高了0.2%~5%。     

NAIWR－1智能两足步行机器人模糊自适应控制研究

本文对模糊控制、自适应控制和ＰＩＤ控制进行了综合研究，实现了自行研制的ＮＡＩＷＲ－１智能两足步行机器人的模糊自适应ＰＩＤ控制，并用模糊递阶协调方法进行关节到位协调送数，成功实现了两足步行机器人的稳定行走     

并联五连杆点足式双足机器人稳定行走控制方法

针对高载荷点足式移动机器人在肢体惯量大、足端冲击强等挑战下面临的平衡步态控制难题,提出了一种并联五连杆双足结构机器人方案,并设计了稳定行走控制方法。首先,建立了五连杆结构模型,并进行了正逆运动学分析。其次,基于倒立摆(LIP)模型生成的质心轨迹与贝塞尔插值生成的足端轨迹对该机器人进行平衡行走控制,主要思路为：在单腿支撑阶段采用PD反馈控制对机器人质心轨迹进行跟踪,并且根据实时反馈的自身状态计算稳定落脚点位置,实现闭环控制。最后,结合实物模型构建了Matlab仿真实验,结果表明：行走过程中质心和关节角度状态可形成趋于稳定的极限环,该控制算法能够实现双足机器人二维空间内行走。     

面向步行康复训练的质量虚拟去除主动人体重力支撑系统

研究了一种能够有效降低病人行走动态载荷的质量虚拟去除主动人体重力支撑(Body weight support,BWS)系统。该主动BWS系统能够根据人体的加速度反馈实时调节悬挂绳索中的张力,以达到同时平衡作用在病人身体上的重力和惯性力。为了验证该主动BWS的技术可行性,设计了一个简化的实验装置,利用偏心轮带动滑块作上下运动来模拟人体在垂直方向的步态,悬挂滑块的绳索中的张力根据滑块的加速度反馈进行调节,滑块与偏心轮之间的接触力代表动态行走载荷。实验结果表明,质量虚拟去除主动BWS系统能够有效降低病人在步行康复跑步机上行走的重力载荷和惯性载荷,从而使病人在跑步机上进行训练时获得好像失去了部分身体质量的动力学感受。