考虑参数不确定性和外界干扰的移动机器人轨迹跟踪控制

针对具有参数不确定性和外界干扰的移动机器人轨迹跟踪问题,提出一种运动学跟踪控制器和动力学跟踪控制器相结合的控制方法。基于反演方法,应用自适应控制技术设计速度控制率的同时,对运动学模型中的未知参数进行了估计。在此基础上,引入动力学回归矩阵和单层神经网络以使机器人实际速度接近理论速度,并减弱系统参数不确定和外界干扰对于跟踪控制效果的影响。设计过程中,根据Lyapunov稳定性定律和Barbalat引理对控制系统的稳定性和收敛性进行了分析。对于典型曲线的仿真结果表明了所提出控制方法的有效性。     

聚吡咯在组织工程中的应用

近年来随着高分子材料在生物医学领域研究的深入，导电高分子以其特有的化学和物理性质，受到国内外学者的广泛重视。导电聚吡咯(PPy)在空气中稳定，导电性较高．能可逆氧化还原且无细胞毒性。PPy在生物医学领域的应用包括生物传感器、用于粘附蛋白质或DNA的基质及电化学控制释放药物的电极等。本文主要简述了PPy在组织工程中的应用。     

硬组织修复材料的骨再生机理研究

传统硬组织修复材料由于在组成及结构上与人体骨组织存在较大差异,植入体内后的骨组织修复过程基本上是一种被动的"充填"过程,且材料的降解速度与新骨形成速度不匹配,难以达到真正的"生物性融合",严重制约了该类材料在骨科临床的推广应用。因此,设计与制备具有"主动修复功能"和"可调控生物响应特性"的第3代新型硬组织修复材料已成为当前骨科临床的新需求和未来的发展方向。介绍了硬组织修复材料的骨再生机理研究方法,综述了硬组织修复材料与宿主防御和骨再生及宿主微环境对材料与宿主细胞相互作用的研究现状。指出硬组织修复材料植入体内后所发生的序列事件可能通过表观遗传修饰使得基因表达受材料本身和宿主微环境等因素的调控,提出新型硬组织修复材料研究中存在的问题和发展趋势。     

大气压氩等离子体射流特性

为了在大气压下获得均匀、稳定且具有较大体积的氩气介质阻挡放电等离子体射流,提出了一种新的同轴型具有螺纹型内电极结构的等离子体发生器结构设计,在大气压开放环境下获得了均匀稳定的类辉光氩气介质阻挡放电等离子体射流。实验和初步的零维数值模拟结果表明:在所研究的工作参数范围内,放电随外加电压的增加可工作于初始放电阶段、过渡阶段、稳定放电和不稳定放电阶段;在稳定放电模式下,均匀弥散的类辉光放电可充满内径为8.9mm的玻璃管,发射光谱测量结果表明在等离子体射流区含有多种化学活性粒子;数值计算和实验测量所估算的等离子体射流长度基本一致(可为30mm以上),且等离子体射流发射光谱强度的轴向分布与其中亚稳态粒子的退激发过程相关。     

微米级煅烧羟基磷灰石/壳聚糖复合膜的制备及性能

将猪松质骨脱脂脱蛋白、煅烧后再进行球磨制备羟基磷灰石(HA), 与壳聚糖(CS)共混制备成HA/CS复合膜。通过正交设计考察了球磨条件对HA粒径的影响, 在复合膜上接种MC3T3-E1前体成骨细胞, 采用SEM及四甲基偶氮唑盐(MTT)方法检测细胞在膜表面的形态及增殖, 评价了材料的细胞相容性。结果表明, 所制备HA为粒径较均一的微米级球形粒子, 中值粒径D₅₀为1.21~1.67 μm。共混膜内HA在基质中分布均匀, 二者结合紧密, 复合膜具有较好的力学性能, MC3T3-E1细胞能在复合膜上很好地黏附生长。细胞增殖结果表明, 复合膜制备条件煅烧温度为1000 ℃, 球配比4∶4∶2, 球磨速率为230 r·min^-1, 球磨时间为2.5 h, HA∶CS =5∶5 (质量比)时最利于细胞增殖。     

纳米氧化镁的制备及降解性能

以六水氯化镁和氨水为主要原料制备纳米氧化镁,通过正交试验考察了Mg²⁺浓度、分散剂PEG-400用量、反应温度、陈化时间和缓冲剂冰醋酸的用量5个因素对晶粒粒径的影响,确定了纳米氧化镁的最佳工艺参数：缓冲剂冰醋酸用量为0.015 mol,Mg²⁺浓度为0.4 mol/L, 分散剂用量为5 mL,反应温度为60 ℃,反应时间为0 h,煅烧温度为550 ℃,煅烧时间为2 h。分析了单因素对纳米氧化镁晶粒的影响。选用对氧磷测试纳米氧化镁的吸附降解性,1 μL的对氧磷在5 min内被0.4 g氧化镁降解吸附了99.19%。1 g纳米氧化镁可降解吸附对氧磷194.9 mg。     

轮履复合机器人行走机构的设计及运动学分析

提出了一种新式轮履复合机器人的行走机构的设计方案。对机器人行走机构进行了结构设计,设计包括机器人的轮履变体轮的设计及其传动系统的设计。轮履复合机器人在履带式移动和轮式移动之间的相互转变,使得机器人具有在正常路面的高机动性以及在复杂路面的高通过性.同时,机器人还具有机构可重构、体积小等特点。最后,对机器人轮式行走和履带方式行走特别是履带方式越沟壑、爬斜坡、上台阶作了运动学分析,为后续机器人的研究提供了理论基础。     

硬组织修复材料的骨再生机理研究

传统硬组织修复材料由于在组成及结构上与人体骨组织存在较大差异,植入体内后的骨组织修复过程基本上是一种被动的“充填”过程,且材料的降解速度与新骨形成速度不匹配,难以达到真正的“生物性融合”,严重制约了该类材料在骨科临床的推广应用。因此,设计与制备具有“主动修复功能”和“可调控生物响应特性”的第3代新型硬组织修复材料已成为当前骨科临床的新需求和未来的发展方向。介绍了硬组织修复材料的骨再生机理研究方法,综述了硬组织修复材料与宿主防御和骨再生及宿主微环境对材料与宿主细胞相互作用的研究现状。指出硬组织修复材料植入体内后所发生的序列事件可能通过表观遗传修饰使得基因表达受材料本身和宿主微环境等因素的调控,提出新型硬组织修复材料研究中存在的问题和发展趋势。     

对电场响应的聚电解质凝胶响应机理及应用

聚电解质凝胶是在聚合物网络结构中含有化学键结合的离子化基团的水凝胶。有些聚电解质水凝胶在施加电场的电解质溶液中能发生形变。本文叙述了对电场刺激发生响应的聚电解质凝胶的发展、响应机理，以及在人工肌肉、自动开关元件、药物释放体系方面的应用，并指出将其应用于组织工程的可行性。     

非接触式扫描离子电导显微镜技术在探测活体细胞表面微结构中的应用

扫描离子电导显微镜技术是在纳米尺度进行非导电的生物样品成像的一种新型扫描探针显微镜技术。通过成功制备扫描离子电导显微镜扫描探测用纳米尺度玻璃微探针,对其进行了功能性评估;而后通过绘制探针-样品接近曲线,阐述了扫描离子电导显微镜技术实现非接触高分辨率探测的工作原理;最后采用该显微镜技术对导电标准样品及活体肾上皮A6细胞进行了表面形貌扫描成像,并与A6细胞表面形貌的扫描电镜图像进行了对照。结果表明,扫描离子电导显微镜技术不仅可实现导电样品的扫描成像,而且适宜于在生理条件下、非接触式地研究活体细胞表面的三维形貌,从而为人们深入研究细胞表面微观结构与生理功能提供了全新的技术手段。