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2010 11

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2007 22

2006 11

2005 18

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关键词

人工智能 57

机器学习 27

智能制造 21

优化 18

深度学习 15

农业科学 14

2020 12

优化设计 11

多目标优化 11

2019 6

遗传算法 6

仿生机器人 4

优化调度 4

增材制造 4

神经网络 4

稳健设计 4

能源 4

MATLAB 3

图像处理 3

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检索范围：

排序：展示方式：

针对下肢外骨骼机器人的基于概率运动基元的黑盒优化运动学习 Research Article

王嘉琪,高永卓,吴冬梅,董为

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第1期页码 104-116 doi: 10.1631/FITEE.2200065

摘要：外骨骼作为一种可穿戴的机器人，通过拟人化的构型直接传递机械动力来辅助或增强穿戴者运动。当外骨骼用于促进穿戴者的运动时，运动生成过程通常在高层控制中发挥重要作用。在本文中，我们首先提出了一种基于概率运动基元（ProMP）的下肢外骨骼运动建模方法，它是一种用于生成运动轨迹的新型且强大的代表性工具。为了在不同穿戴者使用外骨骼时使轨迹适应不同情况，我们接着提出了一种基于黑盒优化PIBB结合ProMP的新型运动学习方案。运动模型首先由ProMP离线学习，它可以生成参考轨迹供外骨骼控制器在线使用，再采用PIBB在线学习和更新模型，提供了系统的自适应能力，消除了不确定性的影响。使用下肢外骨骼HEXO对六名受试者进行的模拟和实验证明了所提出方法的有效性。

关键词：下肢外骨骼机器人；人机交互；运动学习；轨迹生成；运动基元；黑盒优化

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A-STC：一种基于拍卖的多机器人协同螺旋生成树覆盖运动规划方法 Research Article

Guan-qiang GAO, Bin XIN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第1期页码 18-31 doi: 10.1631/FITEE.1800551

摘要：多机器人覆盖运动规划问题是多机器人领域常见问题，要求任务区域内每个点都被机器人传感器或者执行器覆盖一次。提出一种新的有效离线运动规划方法，即基于拍卖的螺旋生成树覆盖（A-STC）算法，解决多机器人覆盖运动规划问题。首先，将布局空间分解为机器人最小覆盖半径两倍的大栅格。基于大栅格之间的连通关系，生成一个无向连接图。机器人可利用巡航无向图中的生成树得到覆盖的运动轨迹。其次，A-STC算法采用拍卖机制构造每个机器人的生成树。在该拍卖机制下，每个机器人都可成为拍卖机器人和竞价机器人。拍卖机器人通过启发式规则从自身生成树的邻居节点中选择一个节点作为拍卖物品。竞价机器人根据拍卖节点的连通关系和运动轨迹的估计长度确定竞标价格。运动轨迹的估计长度主要取决于生成树中的节点和边的类型。最高出价的竞价机器人被选为中标机器人。拍卖过程后，可接受的覆盖运动轨迹可被快速规划生成。计算实验证明了A-STC算法和运动轨迹估计方法的有效性。

关键词：覆盖运动规划；多机器人系统；拍卖算法；螺旋生成树覆盖算法

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一种应用于功率放大液压驱动外骨骼的基于物理人机交互估计的控制策略 None

Yi LONG, Zhi-jiang DU, Wei-dong WANG, Long HE, Xi-wang MAO, Wei DONG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第9期页码 1076-1085 doi: 10.1631/FITEE.1601667

摘要：提出一种能通过生物医学或机械传感器测量人机交互信号感知人体运动的用于助力的下肢外骨骼，并估计人体步态轨迹以快速准确地实施相应动作。提出安装在外骨骼上的力矩传感器直接获得物理人机交互（physical human-robot interaction，pHRI）力矩信息。采用卡尔曼平滑器消除噪声并平滑信号，定义了从pHRI力矩到人体步态轨迹的映射关系。通过外骨骼在运动期间的实时状态推导该映射，并通过基于地面反作用力的阈值方法识别人体运动相位。用一种常规比例-积分-微分（proportional-integral-derivative，PID）控制策略控制外骨骼跟随人体步态运动。测试人员穿戴外骨骼以自然速度在水平面进行行走实验，实验结果验证了所提策略的有效性。

关键词：外骨骼；物理人机交互；力矩传感器；人体步态；卡尔曼平滑器

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一种新型自主下肢外骨骼助行机器人的研制 Special Feature on Intelligent Robats

Yong HE, Nan LI, Chao WANG, Lin-qing XIA, Xu YONG, Xin-yu WU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第3期页码 318-329 doi: 10.1631/FITEE.1800561

摘要：目前，外骨骼被广泛应用于下肢运动障碍患者的步行辅助。现有外骨骼机器人大部分采用欠驱动模式，导致一系列使用问题，如行走过程中步行干扰和不自然步态。提出一种新型智能自主下肢外骨骼(Auto-LEE)，旨在改善穿戴式助行器用户体验，扩大应用范围。与传统外骨骼不同，Auto-LEE有10个自由度，所有关节都由直流电机独立驱动，使机器人能在无外部支撑下保持平衡行走。此外，在设计中采用模块化结构理念，在控制系统中考虑多模态人机交互。为验证机器人自主平衡双足行走能力，对比3种常用步态规划算法，初步实现行走实验。

关键词：下肢；外骨骼；自平衡；双足行走；模块化设计

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基于人体髋关节转动中心分析的髋关节外骨骼仿生设计 Article

Wei YANG,Can-jun YANG,Ting XU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第8期页码 792-802 doi: 10.1631/FITEE.1500286

摘要：为了改善外骨骼穿戴舒适性，本文提出了一种基于人机物理交互优化的外骨骼设计方法。该方法通过设计外骨骼髋关节，使其保证人体髋关节运动时外骨骼髋关节转动中心能跟随人体髋关节转动中心的运动轨迹。当人体髋关节运动时，通过实验测量和计算可以得到其转动中心轨迹。本文设计的外骨骼髋关节运动机构能在人体髋关节屈曲/伸展和外展/内收时，保证转动中心都能够包容人体髋关节转动中心运动范围。同时，所设计的外骨骼髋关节被应用到下肢步行康复训练外骨骼中。通过人机接触力实验可知，与传统设计外骨骼髋关节进行相比，本文设计的仿生髋关节外骨骼在髋关节屈曲/伸展和内收/外展时分别可以减小24.1%和76.0%的人机接触力。这一结果证明仿生设计髋关节外骨骼更具穿戴舒适性，更符合人机工程学的设计要求。最后，本文通过建立人机闭式链模型进一步分析了仿生设计对于人体髋关节内力的影响，并验证该设计能减少关节内力作用。

关键词：髋关节外骨骼；髋关节中心；柔顺关节；人机交互力

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移动机器人运动规划研究综述

刘华军,杨静宇,陆建峰,唐振民,赵春霞,成伟明

《中国工程科学》 2006年第8卷第1期页码 85-94

摘要：

机器人运动规划是移动机器人导航的核心技术之一。40多年来，运动规划技术发展迅速，涌现出了许多规划算法，但因为环境描述方式差异巨大，技术差别大，实验比较难度较大。在总结机器人发展史上具有典型意义的规划算法的基础上，提出了路径规划算法的评价标准和形式化描述方式，介绍了每种算法的原理或技术，从搜索策略和环境建模的角度将它们分为四大类，分别是基于自由空间几何构造的规划算法、前向图搜索算法、基于随机采样的运动规划算法以及智能化规划算法，并按照提出的标准比较它们的性能。

关键词：移动机器人运动规划机器人导航几何构造空间搜索随机采样人工智能

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跨行业标准测试方法进展：从制造机器人到可穿戴机器人 Review

Roger BOSTELMAN, Elena MESSINA, Sebti FOUFOU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第10期页码 1447-1457 doi: 10.1631/FITEE.1601316

摘要：制造机器人正朝着轻型机器人的人机协作方向发展。类似地，被动式（弹簧和平衡制动）和主动式（电机制动）外骨骼也可用于人类穿戴并移动身体部位。被计算机和集成传感器控制的外骨骼也被称作“可穿戴机器人”。通过风险评估，符合安全标准的制造机器人和可穿戴机器人现已允许人类使用。然而，两种系统都缺少其性能标准。可穿戴机器人性能标准测试方法可以从目前针对制造机器人和紧急响应机器人的类似性能标准测试方法的研究中得到启发。本文对制造机器人和搜救机器人性能测试的最新研究进行了介绍，同时讨论了如何利用相同测试方法更好地获得可穿戴机器人的性能。

关键词：可穿戴机器人；外骨骼；跨行业；人工制品；标准；抓取

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气球机器人在室内环境下与人的自然交互 None

Ning-shi YAO, Qiu-yang TAO, Wei-yu LIU, Zhen LIU, Ye TIAN, Pei-yu WANG, Timothy LI, Fumin ZHANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第1期页码 45-59 doi: 10.1631/FITEE.1800587

摘要：为支持室内环境下长达两小时及以上的人机交互实验，我们研发了一款“佐治亚理工全自动迷你气球飞行机器人”（GT-MAB）。GT-MAB可以安全地与人近距离互动。该机器人具有人脸识别、自动跟踪人类使用者以及手势识别等功能。采用深度人工神经网络检测GT-MAB实时视频信号中人类使用者的脸和手，并基于此功能，设计一套人机交互系统实现GT-MAB与使用者之间的自然交互。一旦机器人成功识别使用者的手势，机器人会以对应的飞行轨迹回应使用者手势，同时将识别结果以及意图通过其自身搭载的LED显示屏展示给使用者。实验数据表明，向人类使用者展示的视觉信号能明显提高人类使用者和GT-MAB之间的交互体验。实验结果表明，GT-MAB作为一款新型飞行机器人，可在室内环境下安全地与人互动并有效采集人机交互数据。

关键词：气球机器人；人机交互；深度学习；人脸识别；手势识别

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基于捕获点理论的下肢步行康复外骨骼防跌倒步态规划 Research Article

Mei-ying Deng, Zhang-yi Ma, Ying-nan Wang, Han-song Wang, Yi-bing Zhao, Qian-xiao Wei, Wei Yang, Can-jun Yang,ycj@zju.edu.cn

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第10期页码 1322-1330 doi: 10.1631/FITEE.1800777

摘要：研究了在下肢康复外骨骼康复训练过程中穿戴者上半身向前倾斜导致的平衡问题。通过对人体—外骨骼系统建模并使用捕获点理论获取瞬时捕获点，将稳定区域与不同步态相的瞬时捕获点比较，分析不同步态相的平衡特性以及步态过程中平衡状态的变化。基于人体骨骼系统的模型和不同阶段的平衡条件，针对穿戴者上半身前倾导致人体骨骼系统的不稳定性，提出一种轨迹校正策略。最后，在浙江大学下肢外骨骼上实验，验证轨迹校正策略的可靠性。所提轨迹校正策略可及时响应上半身前倾，同时在重心从双支撑相转移到单支撑相的过程中，步态周期与零力矩点传递的比值相应减小，步态稳定性提高。

关键词：下肢机器人；捕获点；步态相位；人机系统平衡

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基于神经网络的固定时间约束下外骨骼机器人加速度重构方法 Research

薛涛1,王子威1,张涛1,白鸥2,张萌3,韩斌4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第5期页码 649-808 doi: 10.1631/FITEE.1900418

摘要：精准的加速度信号采集对机械外骨骼系统十分重要，但其难以通过传感器系统直接测量。现有基于重构算法的加速度获取方法能够保证重构误差的有限时间收敛和扰动抑制，但忽略了误差约束和初始状态无关方法。

关键词：加速度重构；固定时间收敛；约束控制；障碍李雅普诺夫函数；初始状态无关方法；外骨骼机器人

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降低自行车运动中股四头肌消耗的无动力膝关节外骨骼研究 Article

Ronnapee Chaichaowarat,Jun Kinugawa,Kazuhiro Kosuge

《工程（英文）》 2018年第4卷第4期页码 471-478 doi: 10.1016/j.eng.2018.07.011

摘要：为了减少自行车运动的能量消耗同时不消耗额外的能源，我们提出利用扭力弹簧对膝关节伸展进行支撑。我们开发了一个基于嵌入式扭转弹簧与交叉四杆机构的膝关节外骨骼原型机。记录参与者在200 W 和225 W 带有加速系统的骑行训练机运动时两个腿部股直肌的表面肌电图（EMG）。然后，通过连续小波变换在时间频率上分析这些数据。在相同的骑行载荷下，外骨骼机器人可使中值功率谱频率降低。外骨骼机器人不消耗电能，不传递净正机械功，可减轻股四头肌的活动。此项基础研究可应用于骑行辅助可穿戴设备的进一步开发。

关键词：增强自行车运动能量消耗肌电图学外骨骼膝盖矫正器肌肉活动

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一种新型变尺寸多移动机器人的运动协同方法 Research Article

邢子超,汪星恺,王硕,吴维敏,胡瑞芬

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第4期页码 521-535 doi: 10.1631/FITEE.2200160

摘要：多移动机器人系统（MMRS）广泛用于制造业和仓储等工业场景的运输。在MMRS中，碰撞和死锁可能导致财产损失或系统停滞，因此运动协同十分重要。然而，在一些场景中，机器人尺寸在载货和未载货时是不同的，即机器人尺寸是变化的，这使得运动协同更具挑战性。基于区域控制的方法首先需要将环境划分为不相交区域，然后通过区域的分配静态或动态地进行运动协同。但是，这种基于区域控制的方法对于变尺寸机器人不够精确，降低系统效率。因此，提出一种基于粘连节点的运动协调方法，可基于路线图和机器人实时路径动态避免碰撞和死锁。

关键词：多移动机器人系统；碰撞避免；死锁避免；粘连节点；运动协同

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潜在用于单侧膝受伤患者的传感引导步态同步下肢外骨骼 Research Articles

王东海1,2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第6期页码 920-936 doi: 10.1631/FITEE.2000465

摘要：

本文展示了一种可潜在帮助单侧膝受伤患者正常行走的传感引导步态同步下肢外骨骼系统。外骨骼能够减轻人体体重对受伤膝下肢的负载，并维持与健康侧下肢行走步态摆动相同步。传感引导步态同步系统集成了人体传感网络，它能感知健康侧下肢的运动步态。基于测量的关节角度轨迹引导，安装电机的髋关节在行走中提起腿杆，并将膝受伤步态和健康步态以半周期延时进行同步。实验验证了下肢外骨骼的效果。本文比较了健康腿和膝受伤腿的测量关节角度轨迹、仿真的膝受力、人机交互力等方面，结果说明髋关节安装电机受控制的下肢外骨骼能够将受伤腿和体重支撑外骨骼的融合步态与健康腿步态进行同步。

关键词：传感引导；下肢外骨骼；人体传感网络；步态同步；体重支撑

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速度约束条件下基于步进电机驱动的Hilare 机器人航点导航的控制 Article

Robins Mathew,Somashekhar S. Hiremath

《工程（英文）》 2018年第4卷第4期页码 491-499 doi: 10.1016/j.eng.2018.07.013

摘要：

在障碍物密集的环境中，找到一条从初始位置到目标位置的最优轨迹，并控制一台Hilare 机器人沿着该轨迹行驶仍是一项具有挑战性的任务。为了完成这个任务，控制环中通常需要加入路径规划器以及轨迹跟踪控制器。本文的目的是在一台由步进电机驱动的Hilare 机器人上实现轨迹跟踪控制的任务。其中，轨迹由航点集合表示。本文利用多目标粒子群优化（multi-objective particle swarm optimization, MOPSO）的方法来调整控制器的参数。MOPSO 通过最小化移动机器人在追踪预定义轨迹时的平均航迹误差以及平均线速度误差来得到最优的控制器参数。实验中，移动机器人被控制从起始点沿着一条由航点表示的轨迹行驶到达目标点。实验同样给出对路径规划器生成的轨迹，以及自定义轨迹的跟踪结果。基于移动机器人的实验结果验证了本文方法对不同形式轨迹跟踪的有效性。

关键词：轨迹跟踪自适应控制航点导航 Hilare 机器人粒子群优化随机路图

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流体内磁驱动微米机器人运动前沿研究综述 Review Article

苗佳淼1,2,王潇朴2,周燕2,叶敏2,赵洪宇2,许若愚1,钱辉环1,2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第11期页码 1520-1540 doi: 10.1631/FITEE.2300054

摘要：磁驱动微米机器人能够在人体内局部低侵入性地执行特定任务。为到达体内病灶区域，微米机器人常常需要在比静止液体更为复杂的流动血液内进行导航运动。因此，相应的精准控制方案设计更具挑战性。目前已有许多关于磁控微米机器人在流体内的运动控制及其理论研究。本文回顾总结了有关磁控微米机器人在流体中的最新研究进展，包括流动系统的建立、运动的动力学建模以及控制方法。希望本文为微米机器人在复杂流体环境中的高效控制提供新的思路，并加快微米机器人在临床应用中的研究。

关键词：微米机器人；流体；动力学建模；控制