柔性铰链及其在精密并联机器人中的应用

在总结了柔性铰链及柔性铰链并联结构的概念、类型、特点的基础上,分析了该领域国内外的最新动态及其关键技术,提出了一种新颖的大行程柔性铰链结构,并以此为被动关节,构建了大行程柔性铰链并联机器人,并给出了测试结果.该系统可在立方厘米级的工作空间内达到亚微米级的运动精度.     

用于MEMS传感器批量制造的微装配系统

手工操作限制了MEMS传感器的批量生产.为了降低生产成本,同时提高传感器的产品质量,研制了柔性自动阳极键合系统.该系统包括一系列功能模块,包括精密定位系统、显微视觉子系统、柔性微操作手、加热系统、键合夹具、物流系统以及其它的附属系统.通过模块重构和调整,可实现不同尺寸规格传感器的键合.基于显微视觉以及微装配系统的特性,提出了基于小波变换的自动调焦清晰度评价函数,同时提出了基于改进史密斯预估器的用于克服视觉延迟的伺服控制结构.集成一维微力传感器的微操作手可实现高精度和无损操作.为了实现自动化操作,开发了包括任务规划和实时控制功能的控制系统.试验验证了该系统的自动键合功能.     

硅片处理预对准系统的研究

介绍了所研制的12 in硅片预对准系统．首先，根据硅片预对准系统的任务和流程设计了系统的结构．其次，设计了预对准检测算法，采用最小二乘圆法对硅片圆心进行定位；提出了检测硅片缺口的边缘变化率法和计算缺口基准点的曲线拟合法．对预对准系统进行了误差分析．最后，采用光学式预对准方法，对12 in硅片进行了预对准实验研究．实验结果表明硅片缺口的重复定位精度小于48 μm，预对准时间为23 s，满足设计要求．     

基于双背景色阈值面积消去算法的B超图像轮廓提取

本文提出一种基于双背景色阈值面积消去算法的半自动单像素轮廓提取方法.通过给定的阈值,此算法可自动在图像中寻找面积小于阈值的斑点和噪声点(即空穴)并将其消除,有效解决了B超图像处理中由于斑点及噪声引起的完整单像素轮廓提取困难的问题.并基于此方法,以心房图像为例讨论了针对二维B超图像的轮廓提取方案.     

基于相似度函数的图像椒盐噪声自适应滤除算法

在分析现有的细节保护滤波算法的基础上,提出了一种基于相似度函数的自适应权重滤波算法. 主要技术包括分析 Maximum-minimum 椒盐噪声检测算子的局部极值误判缺陷, 并利用具有良好细节保护特性的相似度函数自适应权重算法来解决这一问题. 在滤波过程中采用极值剪切操作来估计图像的局部噪声密度, 用来选择合适形式的滤波窗口(递归或非递归), 从而利用单一的 3×3 滤波窗口就实现了对不同密度椒盐噪声的自适应有效去除. 实验表明, 该算法的噪声滤除能力、细节保护能力以及运算效率都可以得到满意的结果.     

5 DOF穿戴式上肢康复机器人控制方法研究

提出了一种面向偏瘫患者,可实现单关节和多关节运动的5自由度穿戴式上肢康复机器人的控制新方法.根据偏瘫患者上肢单侧受损的特点,该机器人利用偏瘫患者的健肢运动的表面肌电信号(sEMG)驱动康复机械臂辅助患者患肢实现康复训练.利用肌电绝对值积分(IAV)和自回归参数模型法(AR model)对选定的上肢四块肌肉运动产生的sEMG信号进行分析,所提取的特征分别作为基于Levenberg-Marquardt算法的反向传播神经网络的输入,6个上肢运动作为输出建立表面肌电信号与上肢康复动作之间的关系.试验结果表明该方法利用sEMG准确地完成了对上肢康复动作的识别.这一方法有利于提高患者运动积极性,保持正确运动的感觉,并为研究患者受损上肢表面肌电信号与肌肉运动的关系打下了基础.     

一种集成三维微力传感器的微夹持器研制

微操作中力的检测与控制是实现无损伤操作的关键。因此,该文提出了一种以压阻检测技术为基础,集成三维微力传感器的微夹持器。传感器标定实验结果表明,该传感器具有耦合小,测量分辨率高,线性度好的优点。传感器量程为-10~ 10 mN,在x、y向的分辨率均为2.4μN,z向的分辨率为4.2μN。微夹持器采用压电陶瓷驱动两级柔性放大机构,实现张合量300μm,完成了微夹持实验。     

微操作中力的检测及控制

微操作过程中,操作对象的特征尺寸通常小于1 mm。由于尺度效应和表面效应,操作对象本身的重力和惯性力不再起主导作用,粘附力作用成为影响微操作成败的关键因素。这就导致了单靠宏观上的操作技术不能充分解决微观领域操作问题。该文在论述微操作过程中粘附力作用机理的基础上给出了一些微操作过程中有关力的检测、控制的可行方法。     

基于压电陶瓷平面内应变的多自由度超声波电机驱动电路研究

介绍了一种新型基于压电陶瓷平面内应变特性的多自由度超声波电机，该电机通过两个平面内的弯曲振动模态的叠加实现转子绕Z轴的转动；并利用伸缩振动模态分别与上述弯曲振动模态叠加实现转子绕X轴和绕Y轴的转动。设计了一种基于直接数字频率合成器(DDS)原理的电机驱动电路，该电路利用在FPGA元件实现的DDS阵列产生四路正弦激励信号，并采用高压运算放大器进行功率放大。该驱动电路的特点是各路驱动信号幅值和频率及驱动信号之间的相位差均可以独立调整。电机样机的机械特性实验以及调节特性实验结果表明该驱动电路满足驱动基于压电陶瓷平面内应变的多自由度超声波电机的要求。     

基于Internet的机器人遥外科手术的问题及对策

针对基于Internet的机器人遥外科手术面临的时延问题，提出了网络及其通讯协议的发展，如高可靠性通信链路和实时传输协议，是解决时延问题的根本；历史上形成的网络遥操作系统的控制策略，如基于事件的方法和无源性及耗散系统理论，为解决时延问题提供了可借鉴的方法。