多源不确定条件下移乘护理机器人多椭球传播分析方法与可靠性研究

基本信息
批准号:11902110
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘启明
学科分类:
依托单位:河北工业大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
可靠性分析非概率多椭球模型移乘护理机器人多源不确定性传播
结项摘要

A safe and reliable transfer nursing robot plays an important role and has a bright prospect in alleviating the shortage of nursing staff, reducing the burden of children, and improving the quality of life for the elderly people. In the process of propagation and reliability analysis of transfer nursing robot under multi-source uncertainties, there are several bottleneck issues, such as the difficulty of modeling and the poor computational efficiency, due to the lack of nursing experiment data, variables with diverse distribution, complex failure modes, and double-layer nested calculation. This project aims to develop a targeted multi-source uncertainty propagation analysis method and solving strategy on reliability based on non-probabilistic multi-ellipsoid models for improving the reliability and safety of transfer nursing robot. Firstly, the measurement of multi-source uncertainties is developed based on clustering ellipsoid for transfer nursing robot considering the distribution diversity. Secondly, the propagation model of multi-source uncertainties is established based on multi-ellipsoid pseudo probability to obtain the probabilities of response values for transfer nursing robot. Thirdly, the non-probabilistic reliability model considering multiple failure modes is constructed and the double-layer nested solution is developed. Finally, the proposed methods and models are integrated into a system and these research achievements are validated using the reliability analysis and experiments of double-arms transfer nursing robot. The completion of the projection will provide a novel research idea and technological approach for the propagation and reliability analysis under multi-source uncertainties.

安全可靠的移乘护理机器人对缓解护理人员紧缺、减轻子女负担、提高老人生活质量具有重要作用,应用前景广阔。针对移乘护理机器人在多源不确定性传播与可靠性分析中,因实验数据匮乏、变量分布多样、失效模式复杂以及双层嵌套求解困难所带来的建模难度大、计算效率差等瓶颈问题,本项目将基于非概率多椭球模型,发展适用于移乘护理机器人的多源不确定性传播分析方法和可靠性求解策略,以提高系统的可靠性与安全性。首先,基于聚类椭球发展考虑变量分布多样的移乘护理机器人多源不确定性度量方法;其次,建立基于多椭球伪概率的多源不确定性传播模型以获取系统响应任意取值的可能度;再次,构建考虑多失效模式的非概率可靠性模型并发展双层嵌套求解策略;最后,将相关方法和模型进行系统集成,通过双臂移乘护理机器人可靠性分析与实验,验证本项目的研究成果。本项目将为多源不确定性条件下移乘护理机器人的传播建模与可靠性分析提供一种新的研究思路和技术手段。

项目摘要

随着全球老龄化人口的日趋加剧,老人护理必将面临人手紧缺的难题。开发安全可靠的护理机器人,尤其是移乘护理机器人,对缓解护理人员紧缺、减轻子女及护理人员负担、提高老人生活质量等方面具有重要作用和应用前景。当前,移乘护理机器人的研究相对滞后,其设计通常是建立在确定性理论的基础上,采用设计参数的均值、极值等确定性参数值,而忽略参数的不确定性,这导致所设计的移乘护理机器人因对参数过于敏感,即便小的波动或差异都会造成严重的故障或伤害,从而影响移乘护理机器人的可靠性和安全性。在不确定性条件下,如何提高机器人的可靠性并确保人的安全性和舒适性是包括移乘护理机器人在内所有服务机器人以及协同机器人面临的共性问题。.本项目在非概率凸集模型理论框架下研究移乘护理机器人多源不确定性度量和可靠性分析方法,弥补随机概率法因样本信息匮乏而无法准确估计变量概率密度函数的缺陷,重点解决了采用传统非概率凸集模型方法面临由变量分布多样、失效模式复杂及双层嵌套求解带来的建模难度大、计算效率低等若干瓶颈问题。主要研究基于椭球可能度的移乘护理机器人多源不确定性度量、基于拉格朗日乘子与椭球体积比相结合的不确定性传播分析、考虑多失效模式的非概率可靠性建模与求解等内容,实现了移乘护理机器人变量高维相关、分布多样的不确定性传播分析与可靠性高效求解。此外,本项目的研究成果可以扩展至其他机器人或复杂装备的多源不确定性度量和可靠性分析,为相关领域高性能、高可靠性产品的开发提供理论参考和技术借鉴。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
2

1例脊肌萎缩症伴脊柱侧凸患儿后路脊柱矫形术的麻醉护理配合

1例脊肌萎缩症伴脊柱侧凸患儿后路脊柱矫形术的麻醉护理配合

DOI:10.3870/j.issn.1001-4152.2021.10.047
发表时间:2021
3

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016
4

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

刘启明的其他基金

批准号:81070159
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:51572202
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81570310
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51272183
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:50602031
批准年份:2006
资助金额:12.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50772080
批准年份:2007
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:81770337
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于多源不确定信息的结构可靠性分析方法及其应用研究

批准号:11002013
批准年份:2010
负责人:王晓军
学科分类:A0813
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于多源不确定信息融合的机械系统高精度可靠性分析方法

批准号:51805157
批准年份:2018
负责人:张哲
学科分类:E0506
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
3

多源、混合不确定性条件下基于稳健可靠性的设计优化研究

批准号:51675196
批准年份:2016
负责人:肖蜜
学科分类:E0506
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
4

双足机器人多源随机不确定性建模与智能控制及其动力学仿真实验

批准号:11372270
批准年份:2013
负责人:甘春标
学科分类:A0702
资助金额:82.00
项目类别:面上项目