一种新型医用微型机器人的驱动研究

提出了一种新型可进入人体内腔和血管的医用微型机器人,理论分析研究了各参数对该机器人轴向牵引力和最小粘液膜厚度的影响,从而为该机器人在内腔和血管中快速地悬浮式运行创造条件.     

基于有限元的结肠镜软体机器人设计仿真及优化

结肠镜是检测肠癌的金标准，提前筛查能够大幅度降低肠癌的发病率。提出了一种基于仿生的软体机器人设计方案，采用3个内腔体的软体材料结构，通过控制腔体气压大小控制机器人的弯曲方向与角度。该软体机器人安置在传统肠镜的末端，替换传统的人工式操作，在肠镜手术检查过程中起导引作用，可有效的避免结肠镜检查推进与取出过程中肠镜与肠道的不必要接触。利用有限元分析的方法，对软体机器人驱动腔体的形状和布局以及多段式结构进行了仿真，优化了软体机器人的设计参数并开发了机器人样机，通过试验验证了软体机器人的弯曲性能。     

壁面自动清洗机构的设计

设计了专门用于烹饪机器人内腔壁面的自动清洗机构,包括了该机构的机械机构的设计和电气控制系统的设计。该机构具有结构简单、操作方便、自动化程度高和抗干扰能力强等特点。     

一种新型的微型机器人

提出了一种新型的微型机器人的驱动机构。此种微型机器人能够在充满液体的弯曲的微型管道内运行。当它在充满液体的微型管道内运行时 ,在它的周围会自动形成一层液体动压润滑膜 ,此润滑膜能避免它与管道壁发生直接接触。详细分析计算和试验研究了此种微型机器人在具有不同半径、不同粘度液体的管道内运行时的速度和形成的液体动压润滑膜厚度。结果表明 ,此种微型机器人能以较快速度在管内悬浮运行。此种微型机器人特别适用于进入人体内腔和血管     

面向航空发动机复杂机匣深腔测量的机器人位姿优化及关节路径平滑方法

航空发动机机匣铸造件内腔余量分布不均且结构复杂，为实现机匣内腔余量的准确去除，须对机匣内腔轮廓进行精准测量。采用工业机器人夹持激光位移传感器，可充分发挥机器人灵巧运动的特点，实现复杂腔体的测量。但现有机器人加工刀具路径生成方法大多针对铣削、磨抛加工，主要关心路径的可达性，而未考虑非接触式测量中的夹角约束和路径平滑，直接应用于机器人测量导致测量角度无法满足要求、传感器振动大等问题。提出了一种面向机器人测量位姿优化及运动光顺的无干涉路径规划方法。首先，基于距离的干涉检测构建测量路径点的无碰撞区域，建立以机器人关节加速度为性能指标，考虑激光束出射方向与曲面法向夹角、机器人关节限位的优化函数，将姿态控制求解转变为优化函数的求解，采用分段差分进化算法进行求解。对测试路径进行实验并与基于图形的方法进行对比，结果表明，所提出的路径规划算法可有效约束测量方向与曲面法向之间的夹角，且与基于图形搜索的方法相比，可以生成更平滑的机器人关节路径，运行时间缩短50.3%,x、y、z方向的末端瞬时加速度分别减小15.83%、30.45%、41.72%。     

医用微型机器人蠕动肠道中的驱动力计算及实验研究

提出了一种新型的可进入人体内腔和微型机器人驱动机构。此种微型机器人能够在充满液体的弯曲的人体肠道内运行。当机器人在充满液体的微型管道内运行时，在其周围会自动形成一层液体动压润滑膜，此润滑膜能避免机器人与管道壁发生直接接触。结合人体肠道的蠕动方程和N－S方程利用有限元分析计算了此种微型机器人在蠕动肠道中的驱动力和运行速度，进行了机器人的运行实验，结果表明，机器人能以较快速度在肠道内悬浮运行。     

介入机器人运动学及轨迹规划研究

针对介入机器人运动学和轨迹规划问题,基于D-H坐标系理论建立了血管介入主端机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解;其次,在关节空间内采用五次多项式插值方法,结合介入机器人运动参数对关节轨迹进行了插值计算,实现了对血管介入机器人关节空间的PTP轨迹规划;最后,利用Matlab机器人工具箱建立了该机器人的三维仿真模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真验证。研究结果表明:该机器人连杆参数设计合理,活动空间适应手术要求,运动学方程准确可靠,在关节空间内利用五次多项式进行轨迹规划保证了机器人运动连续平滑。目前该技术已应用于血管介入手术临床试验中。     

一种内螺旋管道机器人

提出了一种内螺旋管道机器人(简称内螺旋机器人）。设计了该机器人的结构,建立了机器人的动力学方程,数值计算了机器人在管道内运行时管道内壁所受的压力、机器人的轴向推进力和液体对机器人的周向阻力矩。结果表明,当驱动为外磁场驱动时,内螺旋机器人轴向推进力和周向阻力矩都会增大,但对管道壁的损伤也会增大。以机器人轴向推进力和能效指标为优化目标,采用正交优化方法得到一组最优的内螺旋槽几何参数。根据内螺旋机器人的工作原理,设计制造了内螺旋驱动样机,该样机在充满201甲基硅油管道中的运行实验证明了内螺旋机器人的可行性。提出的内螺旋机器人表面光滑,能悬浮运行,对管壁的损伤小,可用于人体内腔的微细管道中。     

医用微型机器人的体内运行实验研究

提出了一种新型的医用微型机器人的驱动机构，设计建造了模拟实验台，它利用螺旋旋转时产生的轴向牵引力推进机器人在人体内腔中运行，现时利用螺旋旋转时产生的动压效应建立起动压润滑粘液膜，使机器人在体内运行时不与内腔壁发生直接接触，避免对人体有机组织的损伤，实验研究结果表明：此种医用微型机器人在管内运行时可以形成足够厚的粘液膜把机器人与管壁隔开，实现以较快速度的悬浮运行。     

运行环境特性对螺旋内窥镜机器人性能的影响

在研究双圆柱螺旋内窥镜机器人的基础上，本文提出了单圆柱螺旋内窥镜机器人设计方案。建立了螺旋内窥镜机器人非线性仿真分析模型。利用该模型，分析研究环境管壁弹性模量、管道直径、环境黏液黏度对机器人轴向牵引力以及形成的最小黏液膜厚度的影响。实验研究了环境管道几何特性对机器人平均运动速度的影响，为螺旋驱动器在血管机器人中的应用提供了重要的基础数据。     

Minimal Realization of Linear Graph Models for Multi-physics Systems

An engineering system may consist of several different types of components,belonging to such physical"domains"as mechanical,electrical,fluid,and thermal.It is t...     

Quantum Cooperative Robotics and Autonomy

The intersection of Quantum Technologies and Robotics Autonomy is explored in the present paper.The two areas are brought together in establishing an interdisci...     

考虑进油孔有限长滑动轴承油膜力的近似解析解

针对具有进油孔的有限长滑动轴承油膜力求解问题,采用变分原理和分离变量法,求得了有限长滑动轴承油膜压力分布的近似解析表达式。将油膜压力分布的近似解析表达式在油膜存在区域上进行积分,即得到了油膜力。将提出的计算有限长滑动轴承油膜力方法与无限长轴承模型、有限元方法的计算结果进行了比较,发现了提出的方法与有限元方法的计算结果很接近。最后,研究了进油孔位置和进油压力对油膜存在区域、油膜力等的影响,研究结果表明进油孔位置和进油压力对油膜存在区域和油膜力有较大的影响。     

三绕组变压器的双绕组等效建模及在Matpower中的应用

针对实际电网存在着大量的三绕组变压器,但国际上一些著名商业软件,如BPA仿真软件、Matpower这一权威潮流计算开源软件,均只提供双绕组变压器模型,限制了其在具有三绕组变压器的电力系统中的应用的问题,潮流计算是自主开发的电力系统各种应用软件的核心模块,因此依托国际权威开源程序进行二次开发,是一种较好的选择。对Matpower要求的数据格式进行了归纳,对变压器的一般的等值电路及带理想变压器的等值电路和带标幺值的等值电路进行了分析研究,提出了三绕组变压器转换为双绕组等效模型的建模方法,使得原先只适应双绕组变压器的潮流计算软件可以适用于三绕组变压器电网的潮流计算;最后以Matpower软件为例进行了案例计算,并用PSASP仿真软件进行对比验证。研究结果证明,所提出的建模方法是有效的。     

On the Relation of Load to Average Gap in the Contact Between Surfaces with Longitudinal Roughness

A computer simulation model for the contact between longitudinally-oriented rough surfaces has been formulated. This model closely duplicates the actual surf ace contact deformation behavior by taking into account the elastic interactions between the asperities. There were no assumptions made about the shapes, or any deformation behavior of the asperities, except for their obeying the laws of elasticity. The plastic deformations on the high asperity peaks were taken into account by setting a ceiling on their contact pressures at the material hardness value. The simulations used real surface profiles which were digitized from unworn circumferentially ground steel surfaces. Each pair of these profiles was mathematically combined to form an equivalent rough profile pressing against an infinitely rigid flat and having the appropriately adjusted elastic modulus. A total of 28 different pairs of profiles were used in the simulations. Each contacting pair was subjected to 30 different load levels and the local contact pressures and deformations were calculated. The contact simulations yielded some important mathematical relationships between parameters, such as the real area of contact, average gap, and average asperity load through statistical curve fitting. Two analytical functions were generated to relate the average load to average gap and the real area of contact to load.     

电站锅炉模糊风险评价方法研究与应用

针对电站锅炉风险等级评价问题,将模糊综合评价技术应用到电站锅炉风险等级评价中。开展了电站锅炉失效影响因素及模糊评价因素的重要程度分析,建立了一套科学合理适于在线评价的电站锅炉风险评价体系,提出了模糊综合评价技术与改进的模糊层次分析法相结合的模糊风险评价方法,利用改进的模糊层次分析法计算了指标体系中各层指标权重。对某一台电站锅炉的实际运行工况影响子因素进行了模糊风险评价,采用模糊合成算子进行模糊综合运算得到电了站锅炉运行工况影响子因素的评价向量。研究结果表明:电站锅炉的运行工况影响子因素的风险评价等级为第6级,失效可能性等级为小,该电站锅炉运行工况良好。     

Non-monotonic material contrast in scanning ion and scanning electron images

30 keV Ga⁺ focused ion beam induced secondary electron (iSE) imaging was used to determine the relative contrast between several materials. The iSE signal compared from C, Si, Al, Ti, Cr, Ni, Cu, Mo, Ag, and W metal layers does not decrease with an increase in target atomic number Z₂, and shows a non-monotonic relationship between contrast and Z₂. The non-monotonic relationship is attributed to periodic fluctuations of the stopping power and sputter yield inherent to the ion–solid interactions. In addition, material contrast from electron-induced secondary electron (eSE) and backscattered electron (BSE) images using scanning electron microscopy (SEM) also shows non-monotonic contrast as a function of Z₂, following the periodic behavior of the stopping power for electron–solid interactions. A comparison of the iSE and eSE results shows similar relative contrast between the metal layers, and not complementary contrast as conventionally understood. These similarities in the contrast behavior can be attributed to similarities in the periodic and non-monotonic function defined by incident particle–solid interaction theory.     

Application of Feature Extraction through Convolution Neural Networks and SVM Classifier for Robust Grading of Apples

This paper proposes a novel grading method of apples,in an automated grading device that uses convolutional neural networks to extract the size,color,texture,an...     

分布动态载荷识别的抗噪处理

针对正交多项式频域法在用多种响应对矩形薄板进行载荷识别中抗噪性较差的问题,综合运用平均法、矩阵预处理和奇异值截断法等方法对之进行改善,并引入空间映射的思想,将该方法的应用范围拓展为复杂的模型.利用仿真算例,证实了该方法具有较好的抗噪性.     

基于MELTAC-N平台的核电厂安全级DCS环网研究与测试

针对工程实践中环网通讯相关问题的处理缺乏理论基础及国产化安全级DCS平台的开发缺乏成熟经验借鉴问题,对基于MELTAC-N平台核电厂安全级DCS环网的软硬件实现进行了研究。提出了安全级DCS环网双环网冗余设计、光切换开关设计等硬件设计方法,以及以RPR协议为基础,采用全数据收发策略的软件设计方法。在CPR1000安全级DCS平台上对安全级DCS环网的可靠性及实时性进行了评价,并进行了容错能力、响应时间及响应时间稳定性测试验证实验。结果表明,基于MELTAC-N平台安全级DCS环网软硬件设计具有较好的容错能力及响应时间稳定性。