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．     

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.     

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%。     

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.     

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。     

基于原子力显微镜的碳纳米管焊接

在利用碳纳米管（CNT）制作纳米电子器件时,碳纳米管与金属电极的接触特性将决定器件性能.为此本文提出了一种利用原子力显微镜（AFM）进行碳纳米管焊接的新方法.仿真研究了探针电场的强度与分布,解释了焊接中电场产生的机理,进一步分析了偏压、探针-样品距离与探针悬臂梁偏转位移之间的关系;并通过这些优选的相关实验参数进行了焊接实验验证.实验结果表明,碳纳米管与电极间的接触电阻由2.86×106Ω减小至7.14×105Ω,并可实现碳纳米管在电极上的良好固定.     

路标定位中的优化选择策略

基于合作路标的三角定位是自主式移动机器人的主要定位方法。路标的优化选择是提高定位算法精度的关键。本文在给出该算法原理的基础上,通过理论分析和实验证明了路标优化选择对提高定位算法精度的作用,并介绍了路标优化选择的准则。     

基于立体视觉的移动机器人自主导航定位系统

描述了一种基于立体视觉的移动机器人自主导航定位系统。该系统采用双目立体视觉完成环境特征的3D信息提取,实时计算出机器人相对作业目标的位姿（6D）关系,导引移动机器人控制系统按目标异向进行运动。系统在相对位姿计算中采用旋动（Screw）理论,将带约束的多变量函数的非线性优化问题转化为线性方程组的最小二乘问题,简化了计算复杂性。实验表明,这个导航定位系统在定位精度和数据处理速度上均可满足机器人导航的要求。