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体内医用微型机器人的发展现状与前景被引量：10: 2006年; 介绍体内医疗微型机器人国内外的研究现状,对其作业机理进行分析比较,并结合开发研制的外磁场驱动胶囊式医疗微型机器人的实际情况,指出目前体内医疗微型机器人实用化进程中急待解决的技术问题,最后对其实用化的关键技术和发展趋势进行探讨。; 张林燕张永顺许良敬双萍贾振元; 关键词：胶囊内窥镜外磁场驱动

对模型误差具有鲁棒性的虚拟现实遥操作(英文)被引量：3: 2009年; 研究了对模型误差具有鲁棒性的基于虚拟现实的机器人遥操作。在空间机器人遥操作中,虚拟现实技术能够有效地克服时延的影响。但是,该方法依赖于精确环境模型,而虚拟环境与实际环境之间存在着不可避免的模型误差。传统的方法是通过模型匹配或机器人柔顺控制来消除模型误差。与传统方法不同,本文将模型匹配和柔顺控制两种方法结合起来消除虚拟模型与现实环境的差别。一方面,虚拟机器人通过机器人关节的位置传感器进行修正,虚拟操作对象的位姿通过视觉识别技术获得。另一方面,基于关节力矩传感器的阻抗控制和基于腕力传感器的力/位混合控制用来消除残余的较小模型误差。为了验证所提出的方法,建立了卫星在轨自维护的虚拟现实遥操作系统,并遥操作机器人完成打开出故障的太阳能帆板实验。实验表明,较大的模型误差可以通过模型匹配方法消除,而残余的较小模型误差需要通过机器人的柔顺控制进行消除。; 蒋再男刘宏王捷黄剑斌; 关键词：空间机器人遥操作虚拟现实视觉识别柔顺控制

肠道胶囊式微机器人轴向磁拉力特性被引量：7: 2007年; 提出一种以径向磁化的瓦状多磁极组成的圆筒式永磁体为外驱动器,以嵌入机器人本体内与外驱动器同磁极结构的永磁体为内驱动器的非接触式驱动控制方案。通过外驱动器的旋转产生旋转磁场,借助于磁机耦合作用,驱动机器人旋转并在其外螺纹表面形成的流体动压力作用下产生轴向推力,进而实现胶囊式机器人在肠道内旋进。基于等效磁荷理论,采用磁荷积分法建立了驱动器的轴向磁拉力模型,对驱动器磁极结构参数与磁拉力的关系特性以及磁拉力与机器人游动关系特性进行了理论与试验研究。; 张永顺李治贵敬双萍张林燕杨振强; 关键词：磁拉力

肠道内可变直径胶囊机器人的动态特性被引量：2: 2009年; 提出一种以外旋转磁场驱动的具有径向间隙自补偿功能的可变径胶囊机器人,研制了外旋转磁场驱动装置和可变径胶囊机器人样机,建立了胶囊机器人在柔弹性环境内的径向动平衡方程和机器人运动方程,对胶囊机器人在柔弹性壁和刚性壁流体环境内的动态特性进行了比较分析,理论与试验研究表明变径胶囊机器人在柔弹性管和刚性管内具有几乎相同的动态驱动特性.在径向间隙自补偿功能作用下,显著提高了胶囊机器人外表面螺旋肋处的流体动压力、推力和胶囊机器人的管径适应性,通过旋转磁场转速的调整,实现了机器人推力与速度的控制.该新型胶囊机器人具有适合柔弹性管壁内驱动的特点,在人体肠道复杂环境内的介入医疗领域具有良好的应用前景.; 张永顺姜生元张学文于宏海王殿龙郭东明

肠道内多胶囊机器人的控制策略被引量：6: 2011年; 针对肠道胶囊机器人的临界间隙现象,研制了一种具有径向间隙自补偿功能的变径胶囊机器人,应用泛函变分原理,建立了满足胶囊机器人外螺旋肋表面边界条件的流体动压力模型,基于端部效应和机器人外表面流体的动态平衡特性,对胶囊机器人的临界间隙现象进行了理论与试验研究,定义了启动转速的概念,对螺旋参量与启动转速的关系进行了研究,提出了同一磁场下对多个胶囊机器人实施驱动控制的方法,并以启动曲线具有相似运动规律为目标函数,通过遗传算法(GA)对多个胶囊机器人的螺旋参量进行了优化设计,试验表明能有效的对多个胶囊机器人实施驱动控制,实现人体肠道内多个不同医疗目标胶囊机器人的驱动与控制,具有良好的医学应用前景.; 张永顺王殿龙阮晓燕姜生元卢杰

基于碰撞检测的自适应阻抗控制机械臂系统(英文)被引量：10: 2009年; 针对柔性关节机械臂,本文阐述了机械臂能够像人手一样安全操作的方法。3种方法相结合,以便机械臂能够柔顺的接触操作对象并控制接触力在预设定范围内。首先,提出采用虚拟分解法的笛卡尔阻抗控制用来实现机械臂在笛卡尔空间的柔顺控制。其次,引入自适应关节动态补偿器使得机械臂能够实施更为精确的控制。最后,设计了基于笛卡尔力反馈的实时路径规划,从而使机械臂能够检测碰撞并控制接触力。基于碰撞检测的自适应阻抗控制器能够简化其在机械臂上的实施,保持机械臂对环境的友好操作,并且严格满足系统的全局稳定性。实验在4自由度的卫星在轨自维护机械臂平台得以验证。碰撞检测实验和轨迹跟踪实验结果证明了所提出方法的有效性和可行性。; 黄剑斌谢宗武金明河蒋再男刘宏; 关键词：柔顺控制柔性关节机械臂

肠道内变径胶囊微机器人空间磁力矩特性被引量：6: 2009年; 提出一种以相邻异向径向磁化瓦状多磁极组成的圆筒式永磁体为外驱动器,以胶囊机器人内嵌同磁极结构永磁体为内驱动器,在外驱动器旋转磁场的磁机耦合作用下,驱动变径胶囊机器人在肠道内旋进的驱动控制方法.根据等效磁荷法建立了偏心状态下磁驱动力矩普遍性数学模型,对驱动力矩与驱动器磁极结构参数的特性进行了研究,试验表明该驱动方法具有驱动力矩大、安全可靠等优点,变径胶囊机器人由径向间隙自补偿,显著提高了在肠道内的驱动能力,该磁驱动系统在人体肠道内具有良好的医学应用前景.; 张永顺岳明郭东明王殿龙于宏海姜生元张学文

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国家自然科学基金(60675054)