中国科学院合肥物质科学研究院王宏志获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院合肥物质科学研究院申请的专利一种呼吸运动仿真系统及仿真方法、仿真模体获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116643507B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310334785.5,技术领域涉及:G05B17/02;该发明授权一种呼吸运动仿真系统及仿真方法、仿真模体是由王宏志;刘苓苓;崔相利;费振乐;束炅;邵靖媛设计研发完成,并于2023-03-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种呼吸运动仿真系统及仿真方法、仿真模体在说明书摘要公布了:本发明属于人体呼吸运动仿真技术领域,尤其涉及一种呼吸运动仿真系统及仿真方法、仿真模体。一种呼吸运动仿真系统,包括控制模块和步进电机;所述控制模块用于控制所述步进电机的转向、速度和旋转角度,所述步进电机通过改变转向、速度和旋转角度来带动与其连接的部分模拟人体呼吸运动;所述控制模块包括端口通信单元、参数调节单元、运动控制单元和专家库;专家库将n个不同特征的采样人员的呼吸运动参数作为样本,进行归置处理后,拟合出不同特征与PID调节参数的关系曲线,在高精度闭环控制的同时,可以根据待仿真人员的特征信息进行针对性拟合调整,搭建更为真实、多样的仿真环境,降低了呼吸运动仿真试验的进行门槛。
本发明授权一种呼吸运动仿真系统及仿真方法、仿真模体在权利要求书中公布了:1.一种呼吸运动仿真系统,其特征在于:包括控制模块1和步进电机2;所述控制模块1用于控制所述步进电机2的转向、速度和旋转角度,所述步进电机2通过改变转向、速度和旋转角度来带动与其连接的部分模拟人体呼吸运动;所述控制模块1包括端口通信单元11、参数调节单元13、运动控制单元14和专家库15;所述端口通信单元11用于获取n个不同特征的采样人员的呼吸运动参数作为样本,共获得n个样本,不同特征指性别、身高、体重、年龄,呼吸运动参数包括呼吸频率、胸腔在一个呼吸周期内不同时刻的纵向起伏幅值、胸腔在一个呼吸周期内不同时刻的纵向起伏速度,各个样本数据也即不同特征和这些特征对应的呼吸运动参数;所述端口通信单元11与所述专家库15相连接,所述端口通信单元11将获取的n个样本数据传送到所述专家库15中;所述专家库15用于将这n个样本数据进行归置处理,即基于标准体重人的呼吸运动模拟,根据n个样本数据,得到n组PID调节参数,设计正交试验,对试验结果进行极差分析,通过对分析结果的插补计算,拟合出不同特征与PID调节参数的关系曲线,PID调节参数包括比例调节参数Kp、积分调节参数Ki和微分调节参数Kd;所述端口通信单元11还用于获取待仿真人员的特征信息,待仿真人员的特征信息包括性别、输入身高a、输入体重b、输入年龄c;所述端口通信单元11将待仿真人员的特征信息传送到所述专家库15;所述专家库15将待仿真人员的特征信息分别代入各条不同特征与PID调节参数的关系曲线中进行计算,计算出的PID调节参数Kpa、Kib和Kdc即为该待仿真人员最适合的PID调节参数;所述专家库15与所述参数调节单元13相连接,用于将该待仿真人员最适合的PID调节参数传递到所述参数调节单元13中,所述参数调节单元13根据待仿真人员最适合的PID调节参数与标准体重人的呼吸运动,计算并模拟出待仿真人员的理论呼吸运动曲线;所述端口通信单元11还与所述运动控制单元14相连接,用于向所述运动控制单元14发送启停信号;所述运动控制单元14与所述步进电机2相连接,用于通过脉冲控制所述步进电机2进行运转;所述步进电机2还与所述参数调节单元13相连接,所述步进电机2将实时转向、速度和旋转角度这些电机实际运行参数传送到所述参数调节单元13内;所述参数调节单元13将电机实际运行参数和理论呼吸运动曲线进行计算比较后,得出实时修正信息,并发送到所述运动控制单元14中,所述运动控制单元14控制所述步进电机2在实时修正脉冲下运转。
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