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研究方向

机器人与自动化

目前研究领域:动态行走原理、腿式机器人、外骨骼 、假肢。本系机器人与自动化方向研究团队成员主要有付成龙副教授、熊蔡华教授。

1. 机器人自动化动力假肢

  
穿戴传统小腿假肢比常人多消耗30%新陈代谢
 
传统被动假肢无法像健康腿一样有力蹬地
 
机器人化动力大腿假肢可模拟人体膝踝生物力学特性

      现有商业化大腿假肢多为被动型,穿戴这些假肢行走要比正常人多消耗60%的新陈代谢能量,且髋部力矩高达正常人3倍,本项目设计并实现了一种包含踝关节和膝关节的机器人化动力大腿假肢,能模拟人类行走的生物力学特性,可有效降低行走所需新陈代谢功耗,实现负重行走、上下楼梯和站起等复杂动作。
  

2. 行走助力外骨骼




      提出并实现了一种耦合回收膝踝关节能量辅助踝关节蹬地的准被动外骨骼:将膝关节摆动期末段和踝关节支撑期前段所做的负功,通过双面可控棘轮耦合回收于扭转弹簧中,用于辅助踝关节跖屈蹬地,实验表明该外骨骼可有效降低行走时大腿腘绳肌和小腿腓肠肌的肌肉活动度。

3. 双足动态行走机器人



      动态跑步机器人THR-I通过摆动腿回缩和传感反射行走控制方法,可实现动态高速行走和跑步,速度2倍腿长/秒,最大步幅0.56倍腿长,周期最短可达0.2s。




      仿生行走机器人THR-II结构上采用了人工肌肉驱动,控制上提出了全局反馈与传感反射相结合的仿生控制方法,可实现仿生动态行走;动态更新受扰后的落脚点,可实现对扰动为100N×0.2s的稳定恢复;出版仿人机器人学术专著一部。

4. 单足机器人与四足机器人




       提出了单足机器人跳跃节能驱动方法,研究了驱动形式与作用时机对跳跃能量特性的影响,揭示了驱动策略与阻尼能耗关系。



     提出了四足虚拟模型控制方法,建立了以足底接触力为约束的高层步行任务和关节转矩映射关系

5.扁担挑运的省力机制



        本项目通过理论与实验相结合的方式,研究负重约束形式对人体行走力学特性和能效特性的影响,揭示我国古代重要运输工具—扁担的挑运省力机理,让中国的古代智慧更好的被世界了解,同时为仿人机器人和行走助力外骨骼的负重约束形式提供新的设计思路和分析方法。
 

6. 自然手势建模与识别




      现有手势建模和识别方法大多基于手掌运动轨迹,这不但不符合自然手势习惯,而且还需要大量样本训练模型,难以添加和修改手势。本项目将手势分层表达到关节角度、运动类型及手臂姿态上,提出了一种层次化手势建模和识别方法,通过不同层次判据的组合可以自然高效地建模大量手势,且可以处理之前方法难以处理的往复动作手势,识别时只需简单地评估判据的相似度,在保证准确率的同时计算负担大幅下降。
 

详细了解:网站-学术研究-研究方向-3机器人与自动化方向.pdf