面向多自由度仿生手臂的“感联知控”一体化精细操作理论研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61573147
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    63.0万
  • 负责人：
    李智军
  • 依托单位：
    华南理工大学
  • 学科分类：
    F0309.机器人学与智能系统
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Fine manipulation, service assistive robotics, medical rehabilitation require the development of intelligent sense, fusion, cognition and control, the project shall investigate the integration of sense, fusion, cognition, and control for bionic robot arm, which can reveal the fundamental mechanism of fine manipulation. Through analyzing and integrating multiple information and eliminating of the difference between data structures, time scales, and space dimensions, an unified cognition and control for the external environments can be built up to realize the high fine manipulation for bionic robotic arms. The project develops the methods based on an unified cognition and control for bionic robotic arm. The research shall provide the theory for the manipulation and control and improve the manipulation of bionic robotic arms. Research on basic science problems will provide high-quality, high-precision robotic manipulation for theoretical significance and practical value.
基于面向机器人精细化操作、助老助残服务机器人、医学康复等领域中对仿生手臂的迫切需求，针对感知运动的关键科学问题，提出面向多自由度仿生手臂的“感联知控”一体化精细操作理论研究，揭示触觉、温度、力觉、滑觉、肌电等多源物理信息的感知、融合和仿生控制机理。针对仿生手臂的伸抓动作，通过多源物理信息采集，进行数据融合机理的分析综合，消除不同信息在数据结构、时间尺度和空间维度上的差异，对外部环境形成统一的认识，捕捉人手臂在任务空间和关节空间中力和阻抗控制技能，探索基于运动技能学习的仿生手臂伸抓控制方法，实现仿生手臂对外部环境的分析和对物体伸抓操作。本项目是仿生手臂一体化操作基础研究领域具有原创性的理论探索，该研究的理论和方法将为仿生手臂操作理论研究提供新的思路，并促进机器人仿生假肢和外骨骼机器人操控水平的提高。

结项摘要

我国因意外事故导致的肢体截肢患者及因脑外伤、脊髓损伤以及中风等原因造成的肢体运动功能受损患者的数量庞大，这些患者因运动系统疾病导致其生活和工作能力丧失，已成为不可回避的社会问题。此外，在医疗护理、抗震救灾等环境下，往往要求医护人员或者救援人员能够抱起体态硕大的病人或者携带较大负载在恶劣环境下进行搜救。在这样的背景下逐渐催生了以外骨骼肢体康复机器人、全尺寸假肢以及外骨骼功能强化机器人为代表的仿生肢体的研发需求。.针对面向机器人精细化操作、助老助残服务机器人、医学康复等领域中对仿生手臂的迫切需求，本项目开展了面向多自由度仿生手臂的“感（感知环境）、联（多源物理信息融合）、知（认知计算）、控（仿生控制）”一体化精细操作理论研究，揭示了触觉、温度、力觉、滑觉、肌电等多源物理信息的感知、融合、认知和仿生控制机理。针对仿生手臂的伸抓动作，通过多源物理信息感知，进行数据融合机理的分析综合，消除了不同信息在数据结构、时间尺度和空间维度上的差异，建立认知模型和物理模型的实时数据匹配，对外部环境形成了精确的认识，同时捕捉人手臂在任务空间和关节空间中力和阻抗控制技能，探索了基于运动技能学习的仿生手臂伸抓控制方法，最终实现了仿生手臂对外部环境的分析和对物体的伸抓操作。项目提出的“感-联-知-控”仿生手臂机器人一体化精细操作理论获取了SCI论文35篇，EI论文7篇，国家发明专利授权8项，实用新型专利授权5项。这些理论和方法为仿生手臂一体化精细操作理论研究提供了新的思路，并促进了机器人仿生假肢和外骨骼机器人操控精细化水平的提高，可以应用到工业机器人精细抓取操作，精密制造装备、超高精度手术机器人、以及助老助残机器人。

项目成果

期刊论文数量（35）
专著数量（0）
科研奖励数量（6）
会议论文数量（7）
专利数量（13）
Dynamic Balance Optimization and Control of Quadruped Robot Systems With Flexible Joints
柔性关节四足机器人系统动平衡优化与控制
  • DOI：
    10.1109/tsmc.2015.2504552
  • 发表时间：
    2016-10-01
  • 期刊：
    IEEE TRANSACTIONS ON SYSTEMS MAN CYBERNETICS-SYSTEMS
  • 影响因子：
    8.7
  • 作者：
    Li, Zhijun;Ge, Quanbo;Yuan, Peijiang
  • 通讯作者：
    Yuan, Peijiang
Brain-Machine Interface and Visual Compressive Sensing-Based Teleoperation Control of an Exoskeleton Robot
基于脑机接口和视觉压缩感知的外骨骼机器人遥操作控制
  • DOI：
    10.1109/tfuzz.2016.2566676
  • 发表时间：
    2017-02-01
  • 期刊：
    IEEE TRANSACTIONS ON FUZZY SYSTEMS
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Qiu, Shiyuan;Li, Zhijun;Su, Chun-Yi
  • 通讯作者：
    Su, Chun-Yi
Adaptive Tracking Control of a Class of Constrained Euler-Lagrange Systems by Factorization of Dynamic Mass Matrix
一类约束欧拉-拉格朗日系统动态质量矩阵分解的自适应跟踪控制
  • DOI：
    10.1109/tie.2018.2884220
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子：
    7.7
  • 作者：
    Ye Zhifeng;Li Zhijun;Su Chun Yi;Huang Bo
  • 通讯作者：
    Huang Bo
Adaptive Control and Optimization of Mobile Manipulation Subject to Input Saturation and Switching Constraints
受输入饱和和切换约束的移动操纵的自适应控制和优化
  • DOI：
    10.1109/tase.2018.2883343
  • 发表时间：
    2019-10
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Automation Science and Engineering
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Zhao Ting;Liu Yueyue;Li Zhijun;Su Chun Yi;Feng Ying
  • 通讯作者：
    Feng Ying
Coordination Control of a Dual-Arm Exoskeleton Robot Using Human Impedance Transfer Skills
利用人体阻抗传递技术的双臂外骨骼机器人协调控制
  • DOI：
    10.1109/tsmc.2017.2706694
  • 发表时间：
    2019-05
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Systems Man Cybernetics-Systems
  • 影响因子：
    8.7
  • 作者：
    Huang Bo;Li Zhijun;Wu Xinyu;Ajoudani Arash;Bicchi Antonio;Liu Junqiang
  • 通讯作者：
    Liu Junqiang

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其他文献

高温合金Ω截面密封环旋压成形规律研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    精密成形工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    邵光大;李智军;李宏伟;詹梅
  • 通讯作者：
    詹梅
基于MEMS技术的扑翼式微飞行器的
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    《系统仿真学报》，2005，6.(EI)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    左德参;陈文元;彭松林;李智军
  • 通讯作者：
    李智军
Adaptive fuzzy logic control of dynamic balance and motion for wheeled inverted pendulums
轮式倒立摆动平衡与运动的自适应模糊逻辑控制
  • DOI：
    10.1016/j.fss.2008.09.013
  • 发表时间：
    2009-06
  • 期刊：
    Fuzzy Sets and Systems
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    李智军
  • 通讯作者：
    李智军
考虑介电常数影响的GMA内部磁场特性分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    东北大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李东;袁惠群;李智军;李莹
  • 通讯作者：
    李莹
直流电位降裂纹测深仪的数值标定
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    西安科技大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李智军;薛河
  • 通讯作者：
    薛河

其他文献

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李智军的其他基金

基于脑机接口的智能假肢直觉仿生操控理论及关键技术研究
  • 批准号：
    91520201
  • 批准年份：
    2015
  • 资助金额：
    150.0 万元
  • 项目类别：
    重大研究计划

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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