基于振动加速度信息的触觉纹理分类方法研究

当手持刚性工具在材料表面滑动时,用户可以通过工具的振动来感受材料表面的纹理特征。这些振动加速度数据包含了丰富的纹理类别信息,为纹理的分类提供了基础。利用触觉进行纹理分类对于力触觉人机交互、机器人精细化操作等应用具有重要的意义。目前,手工设计与纹理相关的特征以及借助卷积神经网络进行简单的特征提取等方法已经被应用于触觉纹理分类。然而,这些方法未能关注时间尺度的选择和触觉序列数据间的时间依赖性,还存在触觉数据特征提取不充分和分类精度不佳等问题。为了解决上述问题,本文提出一种由多尺度卷积网络和双向长短时记忆网络相结合的融合模型,以便同时捕获触觉信号多尺度的几何局部空间特征和时间依赖特征。所提出的模型从公开的触觉数据集中学习材料表面纹理的触觉特征,并在公开的纹理振动加速度数据库上进行训练。实验结果表明,本文提出的模型可以稳健且高效地实现最高92.1%的纹理分类精度。     

仿生机器鱼近壁面流场识别的人工侧线方法

针对仿生机器鱼目标近距离作业时的环境识别难题,提出一种基于人工侧线(ALL)的近壁面流场识别方法。理论分析了ALL感知近壁面流场环境的可行性,建立了ALL虚拟压力传感器阵列并采用计算流体动力学(CFD)方法计算并提取了不同参数条件下(来流速度v,靠壁距离d和游动频率f)仿生机器鱼的体表压力数据,建立了基于多层前馈神经网络的来流速度和靠壁距离预测回归模型,并对模型结构和数据特征进行了优化。结果表明:壁面效应将引起鱼体周围流场结构的非对称分布,鱼体头部和尾部的侧线传感器对流场参数的辨识度高,消除弱相关的特征对来流速度和靠壁距离预测指标的影响小且有利于降低预测模型的复杂度。研究结果能够为水下机器人环境识别的信息提取及处理提供理论方法。     

商河油田套损井调查及防治

在对商河油田油水井的套管损坏情况的详细调研基础上,剖析了套管损害的基理并给出了套管防护的合理建议。     

蚂蚁算法与免疫算法结合求解TSP问题

针对传统蚂蚁算法存在的加速收敛与早熟、停滞现象之间的矛盾,通过接种疫苗和免疫选择两个步骤完成免疫过程,并与蚂蚁算法相结合,设计出新颖的免疫蚂蚁算法,并将其应用于求解复杂的TSP问题.数值模拟表明,该算法可以有效地克服基本蚁群算法容易出现停滞现象的缺陷,具有更好的全局搜索能力和稳定性.     

现代高精度逐次逼近式数模转换器使用中的几个问题

采用开关电容阵列技术、激光修正技术和低电压低电流的CMOS工艺生产的高精度逐次逼近式模数转换器已经进入到很多常见的信号处理系统中.但是这些新技术的引入也带来了使用上的新问题.针对这些新技术带来的问题展开讨论,对如何通过改进新型高精度逐次逼近式模数转换器的输入缓冲、基准源、重复性和输出总线缓冲,提高采集系统的精度和信噪比等问题,提出了相应的解决方法和技术.     

力觉临场感遥控机器人控制系统的抗干扰技术

论述了多自由度力觉临场感遥控机器人控制系统的抗干扰问题 ,分析了其干扰源及干扰的传播途径 ,并从抑制干扰源、破坏干扰的传播途径和提高受干扰处抗干扰能力三项措施 ,取得了预期效果     

六维力传感器静态标定系统误差分析

介绍了六维力传感器静态标定系统的构成,分析了标定系统的误差来源,建立了综合误差模型,并针对该误差模型提出了减小误差、提高测量精度的措施。分析结果表明,该静态标定系统的MZ通道的满量程误差为2.48%,其余通道均在2%以下。加载力的方向偏差是六维力传感器标定系统误差的主要来源,标定时应该使用高精度的方向校准设备,减小力的加载误差。     

带有力觉和触觉临场感的灵巧手主从系统的设计

针对遥控作业中控制者操作时缺乏力觉和触觉临场感等问题，介绍了设计的带有力觉和触觉临场感主、从灵巧手系统，讨论了在从机械手上触觉和力觉的感知以及在主机械手上触觉和力觉的再现等问题，提出了利用模糊控制实现触觉再现以及改进的力反馈－位置型结构来实现力觉再现的新方法，最后进行了实验验证．     

弹性体力/触觉框架模型

在力/触觉建模技术中,高效的实时性与基于物理意义的准确性是与生俱来的一对矛盾.为了提高实时性与准确性的和谐程度,提出一种分析虚拟柔性体力/变形关系的框架结构模型.在柔性体内部建立一定数量并相互独立的钢架结构,运用虚功原理计算每根钢架上节点的位移;根据接触点和节点的分布,采用分水岭法将柔性体表面分割成若干区域,通过本区域内节点和接触点的位移插值计算区域内顶点的变形,进而得到柔性体的整体变形.仿真实验结果表明,该模型简便、实时性好,在具体的虚拟建模力反馈工作中可操作性强.     

一种新颖的柔性触觉再现装置

为提高柔性触觉再现的精度和实时性,设计了一种基于改变弹性梁有效长度的新型柔性触觉再现装置,讨论了该装置的设计思路和设计内容。本装置较以往的弹性梁装置有很大的改进,首先在机械结构上,使用舵机代替步进电机,减小了体积,结构更加紧凑,控制精度提高。其次在数据采集方面,使用CCD线阵将弹性梁末端位移的测量变为非接触式测量,减小了接触测量产生的阻尼误差,从而使交互的舒适性与效率得到提高,实现自然和谐的人机交互。