Microfluidic Blood Cell Sorting: Now and Beyond

Blood plays an important role in homeostatic regulation with each of its cellular components having important therapeutic and diagnostic uses. Therefore, separation and sorting of blood cells hasa been of a great interest to clinicians and researchers. However, while conventional methods of processing blood have been successful in generating relatively pure fractions, they are time consuming, labor intensive, and are not optimal for processing small volume blood samples. In recent years, microfluidics has garnered great interest from clinicians and researchers as a powerful technology for separating blood into different cell fractions. As microfluidics involves fluid manipulation at the microscale level, it has the potential for achieving high‐resolution separation and sorting of blood cells down to a single‐cell level, with an added benefit of integrating physical and biological methods for blood cell separation and analysis on the same single chip platform. This paper will first review the conventional methods of processing and sorting blood cells, followed by a discussion on how microfluidics is emerging as an efficient tool to rapidly change the field of blood cell sorting for blood‐based therapeutic and diagnostic applications.     

三自由度并联分拣机器人的动力学建模与仿真

目的 针对自动化生产线上分拣机器人的动力可控性问题,提出一种2UU-UPU三自由度并联分拣机器人,以提高分拣的精度可控性。方法 分析该机器人的机构自由度,以及各参数之间的关系,基于闭环矢量法建立并联机构的运动学逆解模型;利用拉格朗日动力学方程推导该机器人的动力学表达式,并进行数值计算,采用Matlab Simulink和Adams进行动力学联合仿真,对理论值和仿真值进行误差分析。结果 揭示了该机器人动平台的运动规律,得到了驱动力矩曲线,理论值与仿真值的误差较小,3个驱动力矩的最大误差分别为0.379%、0.283%、0.146%。结论 通过验证可知,该机构具有较好的动力学特性,这为后续电机的选型和精准控制奠定了基础。     

紧凑型硬币分拣整理机

目的 为了便于硬币的分离、整理和包装,基于硬币的尺寸和质量设计出一种可以对硬币进行自动分拣的机械装置。方法 在单片机控制下,通过入币机构将大量硬币打散,分币机构将硬币进行分离,传动机构将动力传递给上面的入币机构和分币机构,最后通过收币机构将硬币进行整理。整个系统通过控制实现对硬币的有序分离、整理、计数和整理。结果 硬币可以自动落入硬币桶内,实现了对硬币的自动整理。结论 该硬币包装分离整理机具有操作简单、精度高、速度快等优点,可以满足市场需要。     

异形包裹全方位自动扫描分拣系统研制

目的 为适应快递包裹外形的多样性，分拣标签的张贴无规律性，提高物流分拣环节无人化和绿色化，降低分拣成本，研制一种异形包裹全方位自动扫描分拣系统。方法 该系统对现有物流传送装置进行结构改进，设计旋转式分拣平台及玻璃板内嵌传送带，通过Solidworks仿真软件构建整体模型，并进行场景仿真，开发基于OpenCv4.5.4-Python、Zbar的多线程ROI模板追踪算法与Blob检测算法结合高斯滤波、模板匹配及透视变换获取条码信息，并搭建基于STM32F407ZGT6输出PWM进行运动控制的异形包裹全方位自动扫描分拣物理样机。结果 实验结果表明，物理样机对异形包裹平均识别时间为0.91 s，平均分拣时间则可稳定在1.78 s左右。结论 该系统可以全方位无死角扫描包裹条码，准确率可达100%，具有良好的稳定性和准确性。     

基于体积扫描容重法的社区垃圾分类系统研究

目的 响应国家垃圾分类政策，通过设计社区生活垃圾分类设备检测系统，提高分类正确率，改善“混投乱投”的现状，从源头提高城市垃圾分类投递的准确性。方法 结合现有针对垃圾容重区间划分方法和多种评价标准，总结归纳各类垃圾的容重阈值划分区间，并将其作为垃圾分类的判断方法。设计体积检测模块，利用激光测距传感器点阵获得待测物切片遮挡图和截面积，并计算待测物体积，结合称重传感器计算待测物容重，并依据容重区间对待测物进行分类判断。结果 根据容重阈值分类标准，对多种随机样本进行检测。绝大多数可回收物和厨余垃圾的容重检测值在各分类的容重阈值内，可以被正确分类；其余样本在混合垃圾容重阈值内，符合边界条件设定和模糊垃圾的样本按其他垃圾标准处理的分选原则，检测结果符合分类要求。结论 基于体积扫描检测容重的社区生活垃圾分类系统可以满足居民前端投递环节中对生活垃圾分类检测的需求，有助于提高源头分类的准确性，能有效推进我国垃圾分类和再生资源利用工作的发展。     

基于分拣机器人零售电商订单动态聚类及仿真

目的提高电商物流配送中心订单的分拣效率和动态响应能力。方法通过分析零售电商订单的多品种、小批量和高时效等特征,考虑分拣机器人动作与载重约束,提出了滚动时窗调度策略和高维稀疏动态聚类算法,并以某大型电商企业配送中心建立仿真实验模型,进行数据对比分析。结果以某大型电商某日高峰时段500个订单进行仿真实验,与固定组批分拣策略进行对比,优化后的分拣策略在机器人平均搬运距离上减少了66.9%,分拣时间降低了23.9%。结论高维稀疏动态聚类策略有效提高了分拣效率,降低了分拣成本,算法方式更加开放灵活,对于电商企业物流业务降本增效具有重要意义。     

基于提高分拣效率的快递面单优化设计研究

通过实验方法研究快递面单的优化设计对分拣员分拣效率的影响。在实地调研、问卷调查和专家访谈的基础上,对快递面单的信息项进行分析与整合,设计出新的快递面单。新面单保留有利于提高分拣效率的重要信息项并增强其显著性,删除重复和没有必要显示的信息项,根据信息项的重要程度确定字体大小,固定目标信息的位置。通过实验模拟分拣人员识别收件地址的分拣流程,采用独立样本 t 检验方法分析分拣人员在新旧两种快递面单上完成分拣任务的反应时间和失误率,并对新旧快递面单的可用性进行主观的对比分析。结果表明：优化后的面单由于减少了大量不必要的信息项的显示,增强了重要目标信息项的显著性,固定了目标信息的位置,从而降低了分拣人员的认知负荷,提高了分拣效率,减少了分拣失误,增强了人因可靠性,优化了分拣作业流程,有利于快递企业实现快速反应,提高服务水平。     

数字服务设计技术的开放式卡片分类研究

目的 加强数字服务设计过程中设计技术的选择和应用,对数字服务设计技术展开分类研究。方法 选取70个数字服务设计技术制作成卡片,对70个设计技术进行开放式卡片分类,将定性探索性分析与聚类分析相结合,对分类结果进行整合。结论 获取设计技术分类结果的标准化类别及其认可程度,获取设计技术分类结果的层次聚类树形图,得到符合大众心理的设计技术分类结果。将70个设计技术按照设计流程、方式、参与者和持续时间进行分类,创建了一个全面的设计技术分类系统。通过对数字服务设计技术进行分类,能够快速有效地索引设计技术,提高设计技术的应用效率。     

基于机器视觉的自动分拣码放系统研究

目的为实现包装码垛自动生产线上不同型号工件的分类码放,有效提高生产效率,降低生产成本。方法在工件识别应用中,提出一种基于机器视觉、PLC控制技术、HMI人机界面的分拣码放系统。在完成工业机器人相应的硬件及关键算法设计的基础上,利用以太网构建PLC网络控制系统,并与上位机管理系统实现交互。结果经实验测试,该自动分拣码放系统对工件的识别精度较高,均在99%以上,处理时间较短,均在0.2 s以下,能够满足生产要求。结论生产实践表明,该系统提高了工件分拣效率,减小了工人劳动强度,降低了生产成本,具有很高的推广应用价值。     

基于机器视觉的纽扣电池托盘分拣系统

目的为了提高电池生产企业的检测效率,避免误检,以降低企业生产成本。方法分析传统分拣方式中存在的不足之处,以ABB并联机器人和美国康纳智能相机为平台,搭建一个基于机器视觉的工业机器人分拣系统。运用经典的SIFT算法对分拣对象的图片信息进行处理,克服了光照和位置变化对视觉系统造成的不良影响,提高分拣了效率。结果 ABB并联机器人根据图像信息能识别出待分拣的物体,且工作稳定、可靠,分拣成功率为100%。结论该分拣系统软硬件设计合理,满足了电池生产企业的要求。     

基于慧鱼技术和PLC控制的餐盘分拣系统设计

目的基于慧鱼技术设计一套餐盘分拣系统,旨在自动分拣盘子、餐盘和勺筷,节省人工成本,提高工作效率,并证明慧鱼模型在创新培训中的实用性与优势,培养学生的自主创新意识和解决工程问题的能力。方法设计餐盘分拣系统的碗分离、勺筷分离、盘分离等机构,用慧鱼创意组合模型搭建餐盘分拣系统的实物模型。采用威纶触摸屏作为上位机,西门子S7-200PLC作为下位机的控制方式开发餐盘分拣系统的控制程序。结果实验结果表明,该餐盘分拣系统分拣效率较高,能实现多种餐具的自动分拣,提高了工作效率。结论该餐盘分拣系统实现了餐盘里碗、盘、筷子、金属勺模型的成功分离和按类收集,可用于机械课堂教学和PLC课程的实验教学设备,同时对于现实生产具有实际的推广意义。     

一种泵头盖理盖装置设计

以泵头盖为研究对象,通过分析其结构特点,在初步试验的基础上探讨了一种适合该类瓶盖的整理供送装置主体设计方案。结合运动和受力理论分析,讨论了影响泵头盖理盖供送效果的主要工艺和结构参数。研究结果可为泵头盖的高速化整理供送装置设计及应用提供参考。     

货物大小自动分类包装机的设计

目的针对目前网络销售货物存在的包装效率低下、人工成本高等问题,设计一台可实现对不同尺寸货物进行自动分类的包装机。方法通过距离光电传感器检测货物的大小,将尺寸不同的货物进行分类,用机械手臂拾取分类好的货物,并放到传送带运送的盒子内,再利用气缸的运动将货物进行封装,最后利用自动打包机将封装好的货物进行外部包装。结果所设计的货物分类包装机能实现对货物进行快速分类、包装,采用气缸带动机器运动,实现了自动化控制,不需人为操作,结构更简单,操作更方便。结论货物自动分类包装机可以用于多种尺寸商品的分类、包装,既可以帮助大型商店、物流公司整理繁杂的货物,又可以帮助小型网店快速整理、包装多品种货物,提高了效率,减少了人工资源浪费。     

面向芒果包装线的分拣机械手臂承载能力研究

目的为了减少芒果包装线上生产事故的发生,解决并联分拣机械手臂承载能力的问题。方法深入讨论芒果分拣机的并联机构与大小臂结构设计问题。通过Solid Works simulation有限元分析各关键构件的应力状态,并且定义安全系数图解以评价其结构设计是否合理。结果大臂所受最大应力为8.056MPa,其许用应力为75.829 MPa;小臂所受最大应力为31.659 MPa,其许用应力为50 MPa;安全系数图解显示大臂和小臂颜色均为蓝色(蓝色则表示处于安全区域)。结论构件所受应力远远小于许用应力,并且构件处于安全区域,证明所设计的芒果分拣机械手结构具有可行性。     

基于并联机器人的包装分拣系统设计

目的针对我国食品生产和包装存在的效率低、分拣精度不高等问题,基于并联机器人设计一种包装分拣控制系统。方法根据机器人自动分拣系统的结构,采用一种基于时间和工件位置的图像去重复算法,以去掉重复信息。为了提高抓取精度,基于PID算法设计一种位置跟踪控制器,能够判断物体位置并实时调整并联机器人末端执行器,以实现目标物体的动态跟踪和抓取。结合工业控制机和运动控制卡搭建控制系统,并进行实验研究。结果实验过程中最快分拣速度可达到120次/min,漏抓率为0,误抓率小于0.2%。结论所述控制系统具有较高的稳定性和准确性,可满足实时性要求。     

图标呈现形式和年龄差异对垃圾分类行为的影响

目的 以垃圾分类图标为研究对象,以图标风格、图文呈现形式和年龄为变量,探讨其对城市居民的视觉搜索效率和图标可读性、易读性的影响.方法 采用重复测量实验,对老年人和年轻人的垃圾分类行为进行眼动客观测量和量表主观测量,验证图标风格、图文呈现形式和年龄对居民垃圾分类行为的影响.结论 图标风格、图文呈现形式和年龄分别显著影响用户的视觉搜索效率.年龄和图标风格对于视觉搜索效率存在部分交互作用,老年人对于拟物图标的视觉搜索效率较高,而年轻人对于扁平图标的视觉搜索效率最高.图标风格、图文呈现形式和年龄分别显著影响用户对于图标的可读性与易读性评价.年龄和图标风格存在交互作用,老年人对于拟物图标的评价较高,而年轻用户对于扁平图标的评价较高.拟物图标更加符合老年人的认知,能提高其垃圾分类的效率;扁平图标更加符合年轻人的认知.另外,年轻人和老年人对于图和图文两种形式的图标,行为表现差异不显著.     

提高Hartmann波前传感器质心探测精度的阈值方法

详细地讨论了Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器质探测的误差来源。主要讨论了光量子起伏、ＣＣＤ的背影电子噪声引起的质心探测误差，并对采样阈值对Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器质心探测精度的影响进行了分析。本文对Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传器的经设计以及实际操作提供了一定的理论依据。