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动作捕捉系统用于绳索牵引康复机器人轨迹规划与验证

动作捕捉系统用于绳索牵引康复机器人轨迹规划与验证

客      户
西安电子科技大学
关  键 词
动作捕捉、绳索牵引康复机器人、上肢运动轨迹测量、多杆机构优化
被捕捉物
人体上肢、绳索牵引康复机器人、多杆机构
核心配置
8个NOKOV Mars 2H动作捕捉镜头

近年来,疾病和事故引起的运动障碍患者数量不断增加,人们对康复医疗的需求也不断提高,康复机器人得到了迅速的发展。将机器人技术与康复治疗相结合,通过机械结构驱动肢体进行重复运动,从而刺激和重建运动神经系统,可帮助肢体恢复运动功能。

绳索牵引驱动机器人是一种通过绳索代替刚性杆件作为驱动元件的康复机器人。其结构简单,惯性小,机构相对较轻,运动速度也较快,具有较高的负重比率,可实现模块化,具有可重构性,并且制造维护的费用较低,近年来在国内外引起广泛关注。

NOKOV 光学三维动作捕捉系统来测量人走路时上肢向前摆动的角度和上肢长度等参数

西安电子科技大学机电工程学院段清娟副教授团队开发的绳索牵引机器人,以两杆系统模拟上下臂,三杆系统模拟上下臂加手,实验过程中需要以人自然走动时的上肢向前摆动角度范围来规划多杆运动轨迹,团队使用了NOKOV 光学三维动作捕捉系统来测量人走路时上肢向前摆动的角度和上肢长度等参数。实验者的肩关节、肘关节、腕关节和手末端贴上反光标记点(marker点),并在跑步机上自然走动。得到自然状态下上肢数据后便可规划轨迹,多杆系统以垂直于地面为初始位置,首先通过加速再匀速最后减速的规律使多杆位于身前的最高位置即最大角度处停止,然后再以相同的规律返回起始位置。30s 为一个周期,模拟上臂在运动过程中的状态。

NOKOV 光学三维动作捕捉系统测出实际轨迹

除规划多杆轨迹外,实验团队还对多杆机构配置做了优化,利用蒙特卡罗方法优化电机位置和转动距离,在保证规划的轨迹在力旋量可行工作空间内的前提下使得力旋量可行工作空间最大。使用已经优化出的配置,搭建两杆机构和三杆机构进行实验。用NOKOV 光学三维动作捕捉系统测出实际轨迹,用传感器测出绳索拉力,与计算出的轨迹与拉力理论值对比,验证了优化方法的正确性。



IEEE RAL 足式机器人鲁棒状态估计 精度较基线提升40%以上

山东大学研究团队发表面向绳驱动连续体机器人的融合非线性扩展状态观测器的自适应滑模跟踪控制方法,度量动捕为实验提供机器人末端执行器位姿数据,助力验证控制方法有效性。

室外环境无人车动作捕捉

清华大学李翔老师团队在室外环境下对无人车进行动作捕捉。NOKOV度量抗日光版本动捕镜头过滤日光干扰,准确识别无人车表面的反光标记点,获取高精度运动轨迹。

IJRR | 北航团队提出机器人复合分层抗干扰框架:实现无人机边飞边学

北航杭研院郭克信老师团队在IJRR上发表FORESEER机器人复合分层抗干扰框架,研究在五种不同构型的无人机平台上进行了室内外大量实验,通过四类代表性任务系统验证框架的性能。 NOKOV度量动作捕捉系统为实验提供了无人机在室内执行飞行任务时的高精度位姿数据及轨迹信息,助力验证FORESEER框架处理各种不确定性的有效性。

IROS 2025浙大高飞老师团队 | FLOAT Drone:一种可用于近距离操作的共轴全驱动无人机

浙江大学高飞老师团队设计并验证其创新的FLOAT Drone全驱动同轴无人机并发表于IROS 2025。该无人机首次集成控制面,结合同轴双旋翼设计,实现了低气流干扰的紧凑型平台,可完成倾斜悬停浇花、穿越狭窄缝隙、近距离推拉窗帘等精细任务。NOKOV度量动作捕捉系统为该无人机动力学建模、双模态控制器验证及高精度轨迹/姿态跟踪提供关键的位姿真值数据。
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