基于光诱导介电泳的微粒自动化操作实验研究

采用等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD)制备了氢化非晶硅(a-Si∶H)光电导薄膜,并利用双面胶技术封装ODEP芯片。构建了包括光投影模块和视频监控模块的ODEP自动化操作实验平台。以聚苯乙烯微粒为操作对象,进行微米尺度粒子的ODEP自动化操作实验,并深入研究了交流电压、投射光颜色和光电极形状对微粒运动速度的影响。实验结果表明,在交流电压频率和投射光颜色相同的条件下,粒子的运动速度与交流电压的幅值成线性关系,施加的交流电压幅值越大,微粒的运动速度越大。在交流电压的幅值和频率相同的条件下,投射光为白色时,粒子的运动速度最大;投射光为蓝色时,粒子的运动速度最小。当投射光为白光,电压为20V,频率为20kHz时,10μm和20μm聚苯乙烯微粒的最大运动速度分别为143μm/s和158μm/s。     

基于介电泳机理的金纳米颗粒传感器装配方法

研究了一种基于介电泳机理的金纳米颗粒传感器装配方法。在分析介电泳工作原理的基础上,利用Comsol Multiphysics仿真软件,对平面微电极条件下所产生的空间电场进行了建模仿真,研究了金纳米粒子极化模型及相关介电泳频谱特性。设计加工了基于光刻标准工艺和引线键合技术的平面微电极阵列,构建了具有三维位移平台和视频监控装置的介电泳装配实验平台。以250nm金颗粒为实验对象,在理论分析基础上,完成了在微电极阵列上的介电泳组装实验研究,并通过电特性测量验证了组装结果。实验结果表明:金纳米颗粒的介电泳组装效果与介质溶液的电导率、电场频率和幅度、金纳米粒子浓度、电极间隙及作用时间有关,在适宜的条件下,采用介电泳技术可实现对金纳米颗粒的有效操控和纳米器件装配,该方法为纳米传感器的制造提供了一种有效途径。     

基于梯形算子的AFM驱动器非对称迟滞性校正

原子力显微镜(AFM)通常采用压电陶瓷(PZT)作为驱动器以实现纳米尺度的观测和操作。然而,PZT自身的迟滞非线性会对AFM观测质量和操作精度产生很大影响。基于Prandtl-Ishlinskii(PI)模型的前馈控制方法可对PZT的迟滞非线性进行补偿,但传统PI模型无法消除PZT的非对称迟滞性的影响。针对这个问题,提出一种基于梯形算子的非对称迟滞模型,并可用系统辨识方法获取逆模型参数,该方法可有效实现具有非对称迟滞特性驱动器的前馈补偿控制。AFM系统实验证明,该模型可有效减小非对称迟滞性导致的建模误差,基于该模型的前馈迟滞补偿控制可有效提高AFM的扫描成像质量。     

面向可控自组装的DNA纳米管可编程AFM操作北大核心

"核心"DNA纳米结构的精确定位是实现指定位置的DNA纳米结构可控自组装构建纳米器件或系统的关键难题之一。研究了一种可编程控制的原子力显微镜(AFM)操作方法,通过运用操作过程中参数调控,实现液体环境中柔性DNA纳米结构的可控定位及定向操作。对操作振幅和溶液中Mg2+浓度两个关键参数进行了实验优化。实验采用的是长400 nm和直径约6 nm的DNA纳米管状结构。实验结果表明,在操作振幅为3.5 nm和Mg2+浓度为10 mmol/L的优化控制条件下,应用可编程控制的AFM调控操作方法,实现了液体环境中DNA纳米结构的定位定向操作,且成功率达到80%。     

一种全方位移动爬壁机器人系统设计

设计了一种具有适应多种壁面、越障能力强、能沿任意方向直线移动或在原地旋转任意角度的全方位移动爬壁机器人。详细论述了机器人本体机构的组成和爬壁机器人全方位移动的功能实现,并对控制系统进行了介绍。分析表明,该机器人是对高层壁面或容器清洗、喷漆及维护和检测的良好载体。     

基于EKF的AMR锂电池SOC动态估计研究

AMR在科研和军事方面的应用决定了其需要一个能够准确、实时估计出锂电池SOC的估计值.由于AMR工作中的放电具有很强的动态性,使得传统估计方法用于锂电池SOC的动态估计效果很不理想.本文描述了EKF方法在AMR锂电池SOC动态估计中的应用.模拟AMR工况进行动态放电试验.试验结果表明,该估计方法能够实时而准确地得到SOC值.     

激光扫描全局定位传感器的研究

1.引言 自主导航定位是自主移动机器人(或自主移动载体)的基本功能之一.这种功能可以使自主移动机器人(Autonomous Mobile Robot)在作业环境中,依据自身的感知系统确定自身的位置,从而根据任务作出正确的行为决策和路径选择.全局定位就是通过采集环境中地理或人工标志的感知信息,在线地计算出载体在环境参考系中的位置,使机器人系统可以实现基于环境信息的自主导航定位.因此研究全局定位传感器实现移动机器人的自主导航定位对机器人学的发展和促进移动机器人的应用都具有十分重要的意义.     

机器人插件作业的视觉导引方法研究

插件作业（parts mating）是装配机器人的一项基本作业环节．本文介绍了以双目立体视觉 实现该作业的视觉导引方法．该方法通过采用人机交互方式,借助于人的智慧,提高了图像 特征提取和匹配的准确性和可靠性、可直观准确地给出插件作业的动作参数,克服了自动视 觉计算复杂、鲁棒性差的缺点,适用于机器人遥操作作业．实验表明,基于人机交互的机器 人插件作业在立体视觉导引下是完全可行的．     

PSD空间定位的非线性误差补偿模型及归一化

PSD是一种高分辨率、实时性好的光电位置敏感器件，因而具有广泛的应用前景.但在光照度变化条件下，输出信号存在非线性飘移，因而影响了作为位置检测传感器的检测精度，尤其在3D测量时适用性受到了限制.针对这个问题，提出了一种PSD位置传感器的非线性误差补偿方法.该方法针对目标的空间距离变化所产生的PSD输出非线性飘移，采用归一化模型进行误差修正，很大程度上改进了PSD的输出一致性，使基于PSD的3D测量系统性能得以提高.     

一种基于线性模型的机器人手眼标定新方法

针对基于传统手眼标定模型AX＝XB的标定问题,引入了由摄像机投影矩阵M构成的数学模型MY＝M'YB,并针对该模型提出了一种新解法.该方法运用矩阵直积和特征向量理论,将关于机器人手眼关系矩阵X的问题描述转换成关于关联矩阵y的线性方程,运用最小二乘法求得线性闭解.该方法消除了传统方法多次分解摄像机传感器系统的内外参数而引入的摄像机传感器系统的固有误差和随机误差的影响.实验表明该方法可以提高手眼系统标定精度.