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关键词

智能制造 6

农业科学 5

医院中子照射器 5

中国 3

临震信号 3

人工智能 3

信息技术 3

医院中子照射器I型堆 3

智能工业 3

物联网 3

能源 3

航天器 3

运载系统 3

2021全球十大工程成就 2

2023全球十大工程成就 2

ANSYS 2

中子通量密度 2

主动控制 2

人–信息–物理系统 2

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检索范围：

排序：展示方式：

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。基于相位识别，通过所提算法估计人体步态，将步态辨识结果作为控制器的参考输入。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。

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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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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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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大数据与精准医学

Daniel Richard Leff, Guang-Zhong Yang

《工程（英文）》 2015年第1卷第3期页码 277-279 doi: 10.15302/J-ENG-2015075

摘要：最后，笔者描述了新一代可穿戴和可植入的躯体传感器如何改善身体状况、简化慢性病管理和提高外科植入物质量。

关键词：大数据生物传感器人体传感网络可植入传感器临床决策支持系统药物遗传学移动医疗

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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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相对传感网络分布式卡尔曼滤波器的收敛性分析 Research

Che LIN, Rong-hao ZHENG, Gang-feng YAN, Shi-yuan LU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第9期页码 1063-1075 doi: 10.1631/FITEE.1700066

摘要：严格分析了相对传感网络中分布式卡尔曼滤波问题。用无向图对相对传感网络建模，并假设网络中各节点具有相同动力学模型。给出整个系统可观测性的充要条件，并详细证明。通过局部信息和测量通信，设计了一种基于卡尔曼滤波技术的分布式次优估计器，并与集中式最优估计器比较。

关键词：相对传感网络；分布式卡尔曼滤波；Schur稳定；线性矩阵不等式

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利用对称结构和结合差分进化的文化算法检测阵列中的故障传感器 Article

Shafqat Ullah KHAN,Ijaz Mansoor QURESHI,Fawad ZAMAN,Wasim KHAN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第2期页码 235-245 doi: 10.1631/FITEE.1500315

摘要：本文解决了从N个传感器组成的线性阵列中检测完全或部分缺陷传感器的问题。本文首先提出了一种线性阵列的对称结构，其次，基于结合差分进化的文化算法，建立了一种混合技术。

关键词：文化算法；差分进化；线性对称传感器阵列

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自然对流气体的摆特性及其在传感器中应用

张福学

《中国工程科学》 2002年第4卷第8期页码 50-53

摘要：

根据自然对流气体具有摆的特性，从而提出气体摆新概念。分析了密闭腔中自然对流气体的浮升力，给出浮升力与温度变化的关系式。试验结果表明，与固体摆、液体摆一样，利用气体摆原理亦能检测加速度和倾角。

关键词：气体的摆特性倾角传感器加速度计

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变面积结构微机械电容式加速度传感器

李宝清,陆德仁,王渭源

《中国工程科学》 2000年第2卷第2期页码 36-40

摘要：

文章首次报道了一种基于面积可变电容结构的微机械加速度传感器。质量块呈栅状结构，由悬臂梁支撑。两组交叉放置的定电极位于质量块的正下方。加速度传感器的制作采用了基于金属电镀的准LIGA技术，设计量程为20m/s²。测量结果表明，加速度传感器量程为20m/s²，灵敏度为58.1mV/(m·s^-2)，非线性为4%FS。讨论了器件线性度不够理想的原因。

关键词：电容加速度传感器变面积

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可实现跖屈—背屈双向运动辅助的绳驱动踝关节外骨骼 Research

王田苗1,裴轩1,侯涛刚1,2,樊瑜波3,5,杨轩1,Hugh M. HERR4,杨兴帮4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第5期页码 723-739 doi: 10.1631/FITEE.1900455

摘要：下肢外骨骼辅助机器人广泛应用于运动辅助或康复训练。因绳驱动外骨骼具有良好人体顺应性且更加轻便，研究人员研发出一系列绳驱动样机辅助踝关节运动，但其中大多数只能辅助单向运动。该外骨骼主要重量（即电机、供能单元和控制单元）置于人体近端（即腰部）附近，以减少作用在穿戴者下肢的附加转动惯量。设计了基于齿轮—滑轮组件的绳索力传输系统，有效地将动力从电机端传递至末端执行器；设计了动力输出单元中的自张紧装置，用于实现穿戴者行走过程中绳索的张紧；设计了基于足底压力传感器和惯性测量单元（IMU）的步态检测系统为验证外骨骼动力输出性能，进行力矩跟踪实验。在受试者佩戴该外骨骼并提供主动辅助力情况下，比目鱼肌活动与未佩戴外骨骼状态相比降低5.2％，从而验证该外骨骼的力辅助作用。本文研究表明，该轻型绳驱动外骨骼机器人在人体运动增强或康复训练中具有潜在应用前景。

关键词：踝关节外骨骼；跖屈—背屈双向辅助；仿生步态力矩；绳驱动；步态探测

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可穿戴式汗液传感器

Elizabeth K. Wilson

《工程（英文）》 2019年第5卷第3期页码 359-360 doi: 10.1016/j.eng.2019.04.008

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静电力驱动的悬臂梁微型电场传感器件 Article

韩志飞, 胡军, 李立浧, 何金良

《工程（英文）》 2023年第24卷第5期页码 184-191 doi: 10.1016/j.eng.2022.06.017

摘要：

随着智能电网和能源互联网的发展，大规模实时电压/电场监测成为电力系统的迫切需求，这依赖于先进传感器件的大规模布置。本文提出了一种静电力驱动的压阻式微型电场传感器。传感器被设计为四悬臂结构，悬臂在静电力的驱动下产生位移和应变，通过压阻材料转化为可测信
号。所提出的传感器具有尺寸小、成本低、功耗低、易于批量生产的优点。同时，该传感器还具有高信噪比、高分辨率及宽电场测量范围的特点。实验结果表明，所提出的传感器具有1.1~1100.0 kV·m⁻¹的线性测量范围、112 V·m⁻¹·这一微型电场传感器将在智能电网及能源互联网中具有广泛的应用价值。

关键词：微型传感器电气传感器件微加工工艺压阻器件

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基于遗传算法的传感器网络拓扑控制研究

刘林峰,庄艳艳,刘业

《中国工程科学》 2008年第10卷第2期页码 66-71

摘要：

无线传感器网络的首要设计目标是延长网络生命期，网络的拓扑控制是实现这一目标的支撑基础。仿真实验结果表明，该方案可获得具有网络整体功耗低、结构健壮性高和节点间通信干扰小等特点的拓扑结构，因而能够有效地延长传感器网络生命期。

关键词：无线传感器网络拓扑控制多判据最小生成树问题遗传算法

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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：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。在研究过程中，通过分析8 名健康男性参与者以恒定功率骑行测试的数据，对原型机性能进行了评估。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