用于触摸屏图像感知的指端力触觉再现系统

当用户与触摸屏交互时,有效和实时的力触觉交互技术对于增强现实感和沉浸感是非常重要的。设计了一种面向触摸屏图像信息感知的手指外骨架可穿戴式力触觉交互装置,利用平面四连杆机构作为外骨架传动机构,结合直流电机作为执行机构可为用户手部提供连续可控的力觉反馈,通过振动电机和压电陶瓷致动器提供两种类型的振动触觉反馈。该装置体积小、重量轻,功耗小,使用蓝牙通信,可扩展性强,方便使用及携带。为了表达图像中虚拟物体的空间力触觉信息,引入了实时的力触觉建模算法。当用户穿戴该装置在图像上滑动时,图像的一些特征信息将通过蓝牙与装置通信,包括每个像素点的形状高度和图像的边缘轮廓信息,能够使用户获得丰富的力触觉感受。最后,进行力触觉交互实验来评估该装置在表达触摸屏中图像的高度、轮廓和纹理等方面的性能。     

腹腔镜手术中软组织按压仿真

精确可靠的软组织变形模型对虚拟手术至关重要,针对现有模型的不足,提出了一种等节距圆锥形螺旋弹簧模型,模拟对腹腔镜手术中软组织的按压。该模型吸收了弹簧-质点模型计算快速的优点,通过变形截止层控制变形范围,提升模型的稳定性和精确度。为验证模型各方面性能,首先分别与有限元模型和真实软组织对比变形效果,然后记录力反馈输出与变形响应时间并与弹簧-质点模型比较,最后邀请受试者评分。实验结果表明,模型变形精度高,变形与力反馈输出响应时间均在20ms以下,且普遍低于弹簧-质点模型响应时间。在评分实验中本模型所模拟的3种软组织各指标均分分别为9.2、9.0和9.0,普遍高于其他模型均分。     

先进的分布式控制系统在大型水泥厂的应用

分布式控制系统在水泥工厂的应用已越来越广泛。介绍了某5000t／d水泥热料生产绒基于西门子PCS7系统的分布式控制系统，并详细描述了控制系统的结构、特点厦控制策略。     

基于单接收头的超声波多目标测距

为了使超声波传感器能在动态环境下定位,要求单超声波接收头能测量多个目标.首先分析了超声波发射头产生的超声波特点,据此推导出接收信号的波形表达式.其次根据接收信号特点,系统标定时用接收信号包络峰值的0.5倍作阈值,而测量时用小阈值,以防止距离信息丢失.最后用C8051F021单片机设计了单接收头多目标测距系统.在2目标与接收头距离之差大于30 cm以上时能较精确地测量出2个距离.     

用于混沌信噪分离的Neymark分解法的适用性研究

从几何投影的角度阐述了Neymark分解的空间物理意义．并用能量分布的观点解释了该方法实现噪声抑制的内在机理，然后通过几个典型的混沌信号在不同类型的噪声背景下的处理结果，说明了Neymark分解法在实现混沌信号与噪声分离时的局限性．指出了该方法的噪声抑制效果与目标信号和背景噪声在嵌入相空间中能量分布状况之间的关系，最后在此基础上总结出了空间投影类方法实现信噪分离的适用范围，从而为今后选择合适的混沌信号处理方法提供了依据。     

力觉临场感遥操作系统的研究进展

力觉临场感遥操作机器人系统是一种新型的机器人控制系统，目前研究中系统存在的控制通信时延是严重影响系统的操作性能，甚至使系统不稳定的主要原因之一，当利用Internet网络传输信号时，时延是时变的，不确定的，对系统的影响更为明显，因此意在介绍国内外力觉临场感遥操作机器人系统的发展状况以及在克服时延对系统影响方面所取得的最新研究进展，同时指出研究中存在的问题，及对进一步研究提出一些看法。     

二进制信号传输中随机共振与线性方法的比较

利用随机共振的主动降噪的非线性动力学行为，提出了一种应用随机共振进行二进制信号传输方法，对该方法的合理性作了分析和证明，并就方法的性能与常规的线性方法进行了比较，设计了仿真试验，结果表明，低信噪比传输时，随机共振方法具有明显的优越性。本文的结论不仅扩大了随机共振的应用领域，而且为突破线性方法的极限提供了可能的途径。     

面向机器人标定的单激光跟踪仪顺序多站式测量系统建模与分析

为实现大型串联工业机器人的高精度标定,搭建了一种单激光跟踪仪的顺序多站式测量系统。该系统仅需单台激光跟踪仪,先后在不同的基站位置对工业机器人的末端位置进行独立测量,并基于多边测量方法计算机器人的末端位置。计算过程中仅需激光跟踪仪的距离信息,有效地优化了末端位置的测量不确定度。首先,建立了该测量系统的仿真模型,深入地分析了测量点的数量与分布形状、测量距离以及工业机器人定位精度等因素对系统测量精度的影响;然后,依据分析结果确定单激光跟踪仪顺序多站式测量系统的搭建方案。实验结果表明:该系统在2.5m距离上的测量误差仅为0.023mm,优于激光跟踪仪的测量精度,满足大型串联工业机器人参数标定的测量精度要求。     

嫦娥一号激光高度计在轨月球高程数据测量不确定度研究

对嫦娥一号激光高度计月球表面在轨高程探测数据进行了误差分析处理和不确定度评定研究。首先,选择了月海平坦地形区域的激光高度计高程数据;然后分析了主要的探测不确定度来源,建立了相应数学模型;最后采用了蒙特卡洛方法(MCM)进行了不确定度评定研究,给出了某些月海区域高程探测不确定度评定结果,并与测量不确定度表示指南方法(GUM)进行对比。研究结果表明:MCM评定方法与GUM方法结果基本一致;处理结果也能和其他月球探测结果进行对比研究,希冀对月球及空间环境有更多、更新的发现。     

一种用于接触作业的全驱动旋翼飞行机械臂设计与实现

传统欠驱动旋翼无人机的动力单元推力方向平行,无法在不改变姿态的情况下产生横向推力,限制了飞行机械臂的交互能力与应用场景。针对此问题,本文设计了一种全驱动旋翼飞行机械臂,通过倾斜动力单元的安装角度改变推力的方向,根据该结构设计了控制分配矩阵进而验证其全驱动特性,并从控制结构上实现了位置与姿态的独立控制;提出了用于接触作业的飞行机械臂的接触力控制方法,将接触检测任务分为接近阶段与移动接触阶段,采用力/运动混合控制器完成接触面法线方向上的力控制。户外实验结果表明,所设计的全驱动旋翼飞行机械臂实现了稳定飞行和移动接触作业,与欠驱动平台相比,飞行过程中的位置移动不依赖于姿态改变,姿态角稳定在±1.5?以内,且在移动接触过程中实现了接触面法线方向上的接触力控制。