微操作机器人中基于原语的智能控制方法

本文提出了一种基于原语的微操作机器人智能控制方法．首先，给出了面向对象的软件体系 结构；然后，在智能机器人分层递阶的层次结构基础上，提出了原语控制的概念，通过原语 函数对系统模块的二次封装，把机器人任务简单抽象为任务原语序列，实现了基于原语的机 器学习和示教再现．实验证明，基于原语的控制方法可以有效地提高微操作机器人的智能和 自动化程度．     

微操作机器人显微视觉系统的研究

本文深入研究了基于生物工程领域显微视觉系统的设计方法．给出了微操作物体平面坐标及微机器人手端位姿的求取方法；提出了基于载物台平动测量微操作物体的高度及微机器人做三维空间已知运动标定出微机器人手端在摄像机坐标系的坐标，进而确定微机器人手端与微操作物体之间位置关系的单目视觉方案．采用两步法对显微视觉系统进行了标定．实验证明该系统运行可靠，达到显微操作的要求．     

微操作机器人的视觉伺服控制

视觉伺服控制是微操作机器人实现精确运动,完成自动操作的必要手段．本文介绍 了实现微操作机器人视觉伺服控制的方法．首先论述了微操作机器人的视觉伺服结构,并以 建立的面向生物工程的双手微操作机器人系统为例,介绍了基于二维显微视觉信息的三自由 度柔性铰链微操作机器人的运动学建模方法,针对压电驱动器控制器的特点提出了基本的PI D视觉伺服控制规律实现方法,并进行了点到点运动和圆轨迹跟踪实验．实验结果表明,视 觉伺服控制克服了由于标定以及环境等因素导致的运动模型不准确而引入的误差．     

通过显微图像特征抽取获得微操作目标纵向信息

工作于生物显微镜下的微操作机器人系统,是完成对生物细胞显微操作的专用操作系 统．由于各种原因,常规的反馈定位控制难以实现．系统中惟一可以利用的信息是由CCD摄 像机获得的显微平面图像,目标的纵向信息难以获得．本文提出了一种基于系列显微图像频 率特性比较的分析方法,完成对微操作系统中各目标体的纵向位置信息的获取,为本系统的 标定工作和位置控制的实现奠定了基础．     

夹钳式力反馈遥微操作系统的设计与试验

研制一种夹钳式的力反馈遥微操作系统,包括夹钳式主手、由压电陶瓷驱动的微夹持器和主从式力反 馈控制模块．该系统可使操作者在遥微操作中具有夹持力觉临场感,避免破坏易碎的操作对象．详细介绍了夹钳式 主手、从手和力反馈的设计与控制方法,并搭建试验平台进行遥微操作试验,分析了主手和从手之间的位置跟踪、 力反馈和时滞特性．制作和试验结果验证了系统方案的可行性,为进一步将遥微操作应用于微装配和其他领域提供 参考．     

微操作机器人系统拟实环境的实现

本文实现了一个具有显微图像效果的2D增强现实的微操作拟实环境．文中给出 了微操作工具的生成算法和它的运动学建模算法,并在虚拟显微镜的实现过程中对操作工具 和操作对象的显微图像进行了优化处理,实现了对微操作机器人系统的拟实,并获得了很好 的拟实效果．该拟实环境可有效地用于实际微操作的预演、再现,微操作路径规划及人员培 训．     

集成式微操作器的研制

微操作器是微操作机器人的关键部件，本文基于压电扫描器的工作原理，研制出 压电陶瓷管驱动的三自由度微操作器，通过对四分压电陶瓷管的变形进行静力学分析，建立 了微操作器微位移量与驱动电压的关系模型．研制出微位移检测电路，实现了微操作器机构 、驱动、检测的集成化，设计了微位移闭环控制实验系统，对微操作器进行了静态、动态测 试，得到了微操作器的主要性能指标.实验表明，所研制的微操作器能够满足微纳米定位精 度的微操作需要．     

微操作机器人的发展现状

本文介绍了微操作机器人系统的组成、特点，国内外的发展现状，微操作机器人研究的主 要内容及研究热点问题．     

互斥微操作命令的查找算法

大多数CISC处理器和VLIW处理器都采用微程序控制，水平型微指令因其并行能力强、效率高和灵活性强而被广泛使用，为了优化设计微程序控制器，需对水平型微指令中互斥的微操作命令进行字段编码。为了快速、准确地确定各组互斥的微操作命令，该文综合运用了集合和数据结构中树的知识，提出了一种查找互斥微操作命令的算法。可编程实现互斥微操作命令查找的自动化，适用于包含几十、上百或更多种不同微操作命令的CISC或VLIW处理器的微指令设计。     

微操作机器人的研究现状与发展趋势

随着科学技术向微小、超精密领域的方向发展，机器人所要操作的对象也从宏观领域扩展到亚微米、纳米级的微观领域．因此，由微定位技术与机器人技术结合而产生的微操作机器人是机器人领域的新的研究方向，具有广阔的应用前景．本文总结了国内外微操作机器人领域的发展现状，介绍了微操作机器人的结构特点，列举了其部分的应用实例，在文章的最后展望了微操作机器人的发展趋势．     

一种适用于微型PLC的嵌入式操作系统设计

为了解决通用嵌入式操作系统在微型PLC设计上的不足,提出一种适用于微型PLC的面向对象嵌入式操作系统设计方案。该系统由内核、PLC解释器、I/O存储空间映射、驱动程序等部分组成,其中内核又由工厂、事件管理、用户接口以及任务管理等模块组成。其特点是采用面向对象、模板以及设计模式的方式编程,从底层提供对微型PLC设计的优化,提供动态内存分配与自动回收功能和内存与I/O口的映射功能,且内嵌PLC解释器。经过测试表明该嵌入式操作系统可满足微型PLC的设计要求。     

Qualitative Event-Based Expert Supervision for Transient Condition Monitoring

This paper addresses the following supervisory problem: a continuous plant (P) is to be supervised via symbolic (or quantised) actions. These symbolic actions suggest the set points for the lower level control loops. The system dynamic is analysed on the supervisory level (K) by a qualitative approach. The relationships between variables and the steady-state references are known. These problems are especially common in chemical process control. The supervisor handles start-up and shut-down procedures and takes appropriate action to solve the sequential or parallel tasks of a basic procedure. The object of this paper is to introduce an approach to solving the problem of how to derive a set of rules from a physical process.The solutions for supervising start-up and shut-down operations in close loop are suitable for large industrial systems, as are as the batch and semi-continuous processes used in order to maintain operations in a dynamic mode. This paper considers the qualitative event-based expert supervision approach to distillation column problems. The development of a general supervision in this work is based on an events generator and a corrective actions generator. The qualitative symbols are based on fuzzy sets. In particular, there are mechanisms for processing the changes in the system variables from qualitative symbols.     

无缆微型游动机器人驱动磁场系统的研究

提出了一种基于组合线圈结构的磁场系统驱动实验方案,以实现基于磁致伸缩薄膜驱动器的泳动微型机器人的磁控驱动与游动实验参数的检测．首先介绍了该组合线圈的功率优化与设计方法,然后分析了保证一定区域内磁场均匀性的技术方案,最后用ANSYS软件对所设计的组合线圈进行了仿真和验证．实验结果表明该组合结构磁场系统的性能可以满足无缆微型机器人的磁控驱动的设计要求．     

Equipment replacement decisions and lean manufacturing

Traditional manufacturing systems are built on the principle of economies of scale. Here, the large fixed costs of production are depreciation-intensive because of huge capital investments made in high-volume operations. These fixed costs are spread over large production batch sizes in an effort to minimize the total unit costs of owning and operating the manufacturing system. As an alternative to “batch-and-queue,” high-volume, and inflexible operations, the principles of the Toyota Production System (TPS) and lean manufacturing have been widely adopted in recent years in the US [1, 2, 3 and 4]. In this paper, we illustrate an equipment replacement decision problem within the context of lean manufacturing implementation. In particular, we demonstrate how the value stream mapping (VSM) suite of tools can be used to map the current state of a production line and design a desired future state. Further, we provide a roadmap for how VSM can provide necessary information for analysis of equipment replacement decision problems encountered in lean manufacturing implementation.     

基于替代传导径迹增强式学习的自主式微直升机控制

随着微电子机械系统（MEMS）的迅猛发展，自主式微直升机的研究也已成为这一领域内的研究热点之一．由于微直升机尺寸的限制，不能安装功能很强的传感器和处理器，难以获得完全的环境信息，所以传统的基于模型的控制方法不适用于环境是动态的自主微直升机控制．基于行为的控制方法采用累次逼近的方法，不需要环境的精确模型，因此系统的稳定性较好．本文采用基于替代传导径迹的增强式学习，结合即时差分方法，提高其学习效率，仿真实验验证了该学习算法的有效性．最后，本文介绍了微直升机控制中存在的一些问题和 我们以后的改进方向．     

基于递推非线性部分最小二乘模型的间歇过程批到批优化

针对间歇过程控制策略优化问题,提出一种基于递推非线性部分最小二乘(NLPLS)模型的批到批优化方法:首先采用非线性部分最小二乘方法建立软测量模型,根据过程的控制操作变量对最后的产品质量进行预测。然后基于该模型,计算出最优控制策略并在实际装置上实施。为了解决模型和对象失配并且存在未知扰动的问题,采用递推算法,在每个批次结束后根据新得到的数据和旧模型参数对原模型进行更新。然后,重新求解最优控制策略并在对象上实施。通常经过几个批次,控制策略将收敛到一个满意解。在一个间歇过程上进行仿真研究,同时与基于PLS模型的批到批优化算法进行对比,结果表明采用NLPLS模型取得了优于采用PLS模型的结果。     

外磁场驱动医用微型机器人的研究现状与展望

介绍了国内外关于外磁场驱动控制微型机器人的最新研究成果,并对其作业机理进行了分析. 分析表明外磁场无缆驱动控制方法是提高体内医疗微型机器人实用性的有效途径和技术关键．结合我们开发研制的外场驱动微型游动机器人的实际情况,指出了目前无缆外磁场驱动微型机器人存在的问题,并对体内游动型微型医疗机器人实用化的关键技术和发展趋势进行了探讨．     

面向微粒操纵的介电泳芯片系统研究

针对目前在纳米器件及传感器的制造中尚无对大量粒子进行有效操纵的方法,我们利用介电泳方法对大量微粒进行定位和传输操纵,介绍了利用MEMS工艺进行介电泳芯片加工的过程以及整个观测与实验系统的建立,通过有限元软件对传统介电泳和行波介电泳中电极阵列的电场分布进行求解,并在该实验系统下实现了对微通道中的悬浮高度和微粒的运动速度的测量.该实验系统的研究为液体环境下微纳颗粒的装配和分离提供了一条有效的技术路径.     

Performance assessment for iterative learning control of batch units

A new method is developed to estimate the minimum variance bounds and the achievable variance bounds for the assessment of the batch control system when the iterative learning control is applied. Unlike continuous processes, the performance assessment of batch processes requires particular attention to both disturbance changes and setpoint changes. Because of the intrinsically dynamic operations and the non-linear behavior of batch processes, the conventional approach of controller assessment cannot be directly applied. In this paper, a linear time-variant system for batch processes is used to derive the performance bounds from the routine operating batch data. The bounds at each time point computed from the deterministic setpoint and the stochastic disturbance for the controlled output variance can help create simple monitoring charts. They are used to track the progress easily in each batch run, to monitor the occurrence of the observable upsets, and to accordingly improve the current performance. The applications are discussed through simulation cases to demonstrate the advantages of the proposed strategies.     

面向亚毫米级微粒的遥操作系统设计

本文介绍了适用于微靶装配的遥操作机器人系统及其关键技术，包括对亚毫米级微粒物体进 行微操作的真空吸附装置的工作原理、构成和控制;适合于微靶装配要求的高精度机械手的 运动控制;以及基于网络的遥操作技术等．