基于AFM 单分子力谱技术的CD20-Rituximab 间相互作用力测量

原子力显微镜(AFM)的发明为测量分子间特异性相互作用力提供了新的技术手段.利用AFM 单分子力谱 (SMFS) 技术分别测量了提纯的CD20, 淋巴瘤Raji 细胞表面的CD20 和淋巴瘤病人B 细胞表面的CD20 与Rituximab (抗CD20 单克隆抗体)之间的相互作用力. 通过探针功能化技术, 将Rituximab 连接到AFM针尖; 通过基底功能化技术, 将提纯的CD20分子吸附到云母表面, 对CD20分子进行了AFM成像, 并测量了CD20与Rituximab 之间的相互作用力; 通过静电吸附和化学固定, 将淋巴瘤Raji 细胞和淋巴瘤病人细胞固定到载玻片表面, 对Raji 细胞和病人细胞进行了AFM 成像, 并分别测量了Raji 细胞表面的CD20 和病人B 细胞表面的CD20 与Rituximab 之间的相互作用力. 比较并分析了在提纯的CD20 分子表面、Raji 细胞表面和病人B 细胞表面测量CD20-Rituximab 相互作用力的差异,实验结果表明Raji 细胞表面的CD20 与Rituximab 之间的相互作用力明显小于提纯的CD20 以及淋巴瘤病人B 细胞表面的CD20 与Rituximab 之间的相互作用力, 为深入研究造成Rituximab 耐药性差异的分子机理提供了技术思路和实验方法.     

基于主动建模的无人直升机增强LQR控制

为了解决无人直升机控制问题,通过把主动建模与LQR(Linear Quadratic Regulator)控制相结合,提出一种能补偿模型差的控制方法。该方法在悬停状态下,采用简化模型设计LQR控制器,并通过UKF(Un-scented-Kalman-Filter)在线估计简化模型与全状态模型的模型差,使用模型差作为补偿项对LQR控制增强。针对实际直升机动力学模型进行仿真,验证了基于UKF的估计和增强LQR控制的有效性。仿真实验结果证明,基于UKF的主动建模技术能够快速估计状态和参数变化,并且增强LQR控制能够使系统适应模型不确定性。     

链式可重构模块机器人非同构构形仿真研究

可重构模块机器人系统具有多种构形来适应环境和任务的要求,其非同构构形的数量随着模块数量的增加呈指数增长。提出了一种新型链式可重构模块结构,机器人的模块数量可以根据需要选择。利用偏置关节和连接臂,该结构具有手动可重构和自动变形的特点。根据模块的物理结构和邻接关系,提出用构形矩阵来表达机器人的拓扑信息,并在仿真环境下进行描述;提出基于组合计数原理的递归算法,用于多模块变形机器人的非同构构形的计数,并根据构形矩阵对对机器人的对称构形进行判断。最后仿真设计了4模块和5模块可重构机器人的对称构形,验证了算法的可行性。     

蛇形机器人步态转换CPG控制器

蛇具有细长无肢的身体、独特的半球型关节，使其可在神经系统控制下完成与环境相适应的多种节律运动．基于对该节律运动机制的分析，给出蛇运动神经系统的主要功能特性．首次应用双向循环抑制CPG模拟蛇节律运动发生机制，控制蛇形机器人组合关节，实现3种典型运动．通过单向激励串联该类CPG构成神经网络，给出该神经网络产生振荡输出的必要条件．用不同高级控制神经元命令激活下的输出，实现蛇形机器人典型运动模式的自动转换．通过动力学仿真和实验验证该CPG控制器产生不同节律运动模式的有效性．为蛇节律运动模式发生机制建模提供新方法．     

基于agent及holon的可重构生产线实现技术

以大批量制造的生产线制造系统为背景,研究基于agent与holon智能制造思想体系的可重构生产线制造系统实现技术,以提高生产线柔性与可重构能力为目标·深入分析了多agent制造及holonic制造模式体系下智能单元自主决策、协商合作在制造系统环境中的实现与运行机制,在以机械加工线和装配线为代表的不同的工程实际背景与应用环境下该思想体系目前的具体应用情况与实现技术·指出该思想体系面向具体工程背景的有效实施应用是理论研究的关键·最后以某汽车变速器装配生产线制造系统为应用实例,从其规划设计与运行角度,分析了可重构生产线系统的框架设计及具体实现技术与方法·     

状态受限的扩展非完整链式系统的镇定

对于扩展非完整链式系统,考虑了状态受限下的镇定问题.利用链式系统特殊的非线性结构设计了多步控制算法,该方法能够使闭环系统的状态最终收敛到原点的任意小的邻域.若系统初值位于某邻域中,那么系统的两个特殊状态变量在整个实际镇定过程中不会超出预先给定的界限.最后对平面移动机器人进行了仿真,验证了所给方法的有效性.     

AFM单分子力谱技术测量膜蛋白力学特性的研究进展

膜蛋白在细胞生理活动中起着关键性的作用,是大部分药物的作用靶点.对膜蛋白进行研究不仅对理解生命活动的本质有着重要的价值,还可为疾病治疗和医药研发带来帮助.原子力显微镜(AFM)的出现为研究膜蛋白的结构提供了一种新的技术手段.AFM不仅可以对单个天然态膜蛋白分子的形貌结构进行高分辨率成像,同时还可通过将配体分子修饰到AFM针尖,利用单分子力谱(SMFS)技术对膜蛋白生理功能与活动行为(如配体结合、解折叠)中的力学特性进行直接测量,使得人们可以从分子生物力学方面来认识膜蛋白的结构和功能,是对传统结构生物学方法得到的蛋白质静态三维结构的重要补充.SMFS技术在测量膜蛋白力学特性方面取得了巨大的成功,为生命科学和医药卫生领域相关问题的解决提供了新的思路.本文结合作者在AFM病理瘤细胞表面抗体-抗原相互作用力测量方面的研究工作,介绍了SMFS技术的原理与方法,总结了近年来应用SMFS技术研究膜蛋白力学特性的进展,讨论了SMFS技术面临的挑战.     

具有环境适应能力的蛇形机器人仿生控制方法

基于生物学原理,本文构建了一种能够产生蛇形机器人多种仿生步态的多模态中枢模式发生器模型.该模型通过外部激励的引入,可以实现蛇形机器人运动形式的自由调整和转换,有助于提高蛇形机器人的环境适应能力.文中主要针对任意节数的多模态中枢模式发生器模型的稳定性进行了证明;分析了多模态中枢模式发生器模型参数对系统输出的影响;研究了蜿蜒运动中环境参数与蛇形机器人关节最优幅值的对应关系,从而确定了多模态中枢模式发生器幅值优化调整策略;并通过建立外部激励与模型参数之间的约束,使得蛇形机器人在多模态中枢模式发生器控制下具有三维运动能力以及相应的环境适应能力.最后,利用蛇形机器人平台验证了仿生控制方法的有效性以及与生物蛇步态的相似性.     

基于数字制造环境的可重构装配线仿真分析平台

以某汽车变速箱装配生产线制造系统为背景,应用多Agent制造及Holon制造模式改造传统装配生产线以提升其柔性与重构能力·针对基于agent与holon混合思想的可重构装配生产线的基础框架与实现等理论提供分析验证环境,提出应用数字制造技术构建面向可重构装配线的数字仿真验证平台·在分析面向重构装配线的仿真平台功能特征的基础上,构建了数字仿真验证平台的框架·研究了仿真平台开发中的系统集成、可视化仿真、可重构装配线性能分析等关键技术,最后给出了仿真平台的实例系统·     

单分子病毒三维可控操作方法

单个病毒的三维操作对自下而上开展单分子尺度的细胞免疫学研究具有重要的意义,然而受操作工具及操作方法的限制,该问题一直未能得到很好的解决.以基于原子力显微镜的纳米操作机器人为基础,开展了针对单个病毒分子的三维操作研究,具体包括:高均匀分散性病毒样品制备方法,基于局部扫描的病毒三维操作结果实时检测策略,以及微观尺度下病毒三维空间的定点放置实现.实验结果表明,本文提出的操作方法与技巧,不仅能够实现单个病毒分子在三维空间内的可控定点拾取与释放,还可与二维操作方法相结合,构建出全病毒分子的三维纳米结构,实验结果验证了所提方法的正确性和有效性,从而为自下而上的细胞免疫学开展提供了可行的技术途径.