人机协同的下肢外骨骼机器人设计研究

批准号:
91748127
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
63.0 万元
负责人:
孙守迁
依托单位:
学科分类:
F06.人工智能
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
张克俊、陈实、李超、何永兴、罗睿铭、闵歆、王卫星、曾泽栋、赵相羽
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中文摘要
本项目面向增能型下肢外骨骼机器人的系统集成,研究下肢外骨骼机器人的本体设计、系统仿真、人体运动意图感知与智能控制,以及建立人机协同下肢外骨骼机器人的评价体系。为实现良好的人机协同性,首先,我们在仿真设计中充分考虑了人体生物学特性,在仿真环境下结合人体肌肉骨骼模型进行人机协同仿真,选取最优设计;其次,在人体下肢运动意图感知上,采用含有人体运动意图的表面肌电信号结合强大的深度学习模型对人体运动意图进行预测,且利用表面肌电和其他传感器信号相结合的多传感器融合技术,对人体自然步态进行分析和预测;最后在控制策略上,将强化学习引入传统的阻抗控制中,以实现在变化的人机环境下的自适应控制。人机协同的增能下肢外骨骼机器人的系统集成研究,在工业制造,军事增能领域具有广泛的应用价值,同时对于增强我国在外骨骼机器人领域的研究积累具有重要的意义。
英文摘要
The main contents of the project include: Design of the lower limb exoskeleton robot, simulation system, perception of human motion intention, adaptive control, evaluation system of the lower limb exoskeleton robot. For a good human-machine integration, firstly, we fully consider lower limb biological characteristics and conduct human-machine cooperative experiments on the exoskeleton with human’s musculoskeletal model in the simulation environment. Secondly, we process surface electromyogram (sEMG) data which contain human motion information with deep learning methods to predict human motion intention and combine sEMG with other data using Multi-sensor Fusion to model and analysis human gait; Finally, when dealing with the control strategy, we introduce reinforce learning in traditional impedance control to make the exoskeleton adapt itself to the changing human-machine environment. The research of the human-machine cooperative lower human-powered augmentation exoskeleton has a good prospect in both the industrial filed and military field because it can expand the limit of human body, and to provide energy assistance for the human.
本项目面向增能下肢外骨骼的系统集成,实现良好的人机协同与融合。重点研究下肢外骨骼的仿真与设计、感知与控制以及评价与实验。在仿真设计过程中,综合考虑人体生物学特征(肌肉骨骼的力学模型)开发面向下肢外骨骼的仿真分析平台;在人体运动意图感知中,采集表面肌电(sEMG)信号,将深度学习引入到人体运动意图分析中;采集足底压力、加速度等多传感器信号来建模人体的自然步态;在下肢外骨骼的控制中,将强化学习用于传统的阻抗控制参数调节中,根据不同的运动意图,不同的使用者以及不同的外在环境,自适应调节控制策略;最后,建立人机融合的评价体系,对研发的样机进行评价与实验,优化下肢外骨骼机器人的设计。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
A Low-Cost End-to-End sEMG-Based Gait Sub-Phase Recognition System
一种低成本端到端基于表面肌电图的步态子阶段识别系统
DOI:10.1109/tnsre.2019.2950096
发表时间:2020-01-01
期刊:IEEE TRANSACTIONS ON NEURAL SYSTEMS AND REHABILITATION ENGINEERING
影响因子:4.9
作者:Luo, Ruiming;Sun, Shouqian;Wang, Weide
通讯作者:Wang, Weide
Impact of Load Variation on the Accuracy of Gait Recognition from Surface EMG Signals
负载变化对表面肌电信号步态识别准确性的影响
DOI:10.3390/app8091462
发表时间:2018-08
期刊:APPLIED SCIENCES-BASEL
影响因子:2.7
作者:Zhang Xianfu;Sun Shouqian;Li Chao;Tang Zhichuan
通讯作者:Tang Zhichuan
基于基因表达式编程的动漫情感化配乐技术研究
- 批准号:61070075
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:孙守迁
- 依托单位:
基于模糊逻辑的产品风格认知模型研究
- 批准号:60475025
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:21.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:孙守迁
- 依托单位:
国内基金
海外基金
