基于遗传算法的相贯线扫描机器人轨迹规划

利用遗传算法(GA)建立了相贯线扫查冗余机器人能量最小优化的综合规划模型,给出了其随机搜索策略。该模型的目标函数综合考虑了机器人避障、末端轨迹精度、动力学约束与冗余度能量最小优化指标。利用Matlab平台上的GA仿真包进行了系统仿真,仿真结果在保证轨迹精度的条件下,逼近了机器人能量最小优化轨迹精确解,证明了该综合优化算法的有效性。     

人工肛门括约肌性能与生物相容性的动物实验

设计动物实验,验证优化设计后人工肛门括约肌系统功能性和生物相容性.实验分别在术前和术后第1、4d,第1、2、4、5周,从2条Beagle犬颈静脉抽取血样进行血清化学分析.分析参数包括:总蛋白,白蛋白,总胆红素,天冬氨酸转氨酶,尿素氮,肌酐酸和高敏C反应蛋白.实验结果表明:系统各模块功能正常,肝功能指标总胆红素含量正常,天冬氨酸转氨酶术后略高于正常范围,术后2周恢复正常;肾功能指标尿素氮正常,肌酐酸含量在正常范围内波动;总蛋白和白蛋白含量术后虽有波动,但均恢复至正常范围;炎性因子高敏C反应蛋白含量未发生变化,表明体内无感染炎症现象;各血样指标显示人工肛门括约肌对Beagle犬生理功能并未造成不良影响.     

肠道无创诊疗系统的微型直线驱动器技术

介绍了一种新型仿蚯蚓蠕动微型机器人直线驱动器的结构,建立了微型直线驱动器有限元模型,根据有限元模态分析结果设计并优化了微型直线驱动器,避免了系统共振的产生.建立了该微型直线驱动器的数学模型,并进行了动力学分析.仿真和实验表明,该微型直线驱动器的阶跃响应时间短,受负载变化影响小,在额定电压工作时驱动力达可到2.55N,温升在36℃以下.研究结果为仿蚯蚓蠕动机器人在人体肠道运行的安全性和可行性提供了理论基础.     

移动机器人的自学习导航策略

针对标准Q学习收敛较慢的缺点,采用多步Q学习算法,为解决连续过程的学习问题,采用CMAC神经网络对连续状态空间进行泛化,讨论了基于CMAC的多步Q学习算法应用于导航系统的实现方法,并与其他方法进行仿真比较,结果了表明了该算法的有效性。     

一种新型管道检测机器人系统

摘要：研制了适用于管径为400～650mm的煤气管道内缺陷自动探测系统．该系统由采用远程网络控制技术的管道机器人移动机构、无损检测传感器和地面工作站等组成．综述了管道检测机器人的系统总体设计、关键技术和性能实验．实验结果表明，所研制的管道检测机器人系统在管道中运行平稳，具有稳定的牵引力，其值可达1．404kN，适用于400-650mm管径的油气管道检测．     

肠道内窥镜活检机器人系统

基于肠道活检诊疗任务,设计了气囊钳位和活检机构,研制出肠道胶囊内窥镜机器人,完成了在肠道中的自主运动、视频检查和活检取样任务,并通过实验检测了肠道活检机器人系统的性能.结果表明:采用花瓣气囊能够减小容积,缩短打气时间,并使钳位力提高至1.56N;所用活检钳的剪切力大于10N,且活检过程可视、动作可重复;在无线供能条件下,所研制的系统运行稳定.     

仿生人工肛门括约肌假体的机构设计和实验验证

为模仿耻骨直肠肌牵引直肠形成肛肠角以实现控便,设计了一款基于三环式结构的仿生人工肛门括约肌假体.采用高度集成的减速器将电动机驱动由内向外输出,使用O型圈实现旋转部件的动密封;自制密封性良好的传感器来测量肠壁受力;进行力学性能测试、防水实验和动物实验以验证假体功能.结果表明:假体的总传动效率为49%～59%,输出转矩为2.04～2.51 N·m,单个行程响应时间为10 s;柔性压力传感器的输出和其所受压力之间具有良好的线性度;当假体对肠道径向的闭合压力为6.6 kPa时,可在直肠腔内维持98 cm高度的水柱不渗漏;假体在经历4 050次开关运动后仍不发生渗漏;植入假体可有效避免肠吻合术,并可在动物体内进行有效控便、排便.实验结果验证了所设计的仿生人工肛门括约肌假体是一种能有效控便且整体防水性能良好的机电一体化机构.     

漏磁法测量导磁材料的厚度及缺陷

阐述了电磁式漏磁通法检测导磁材料厚度及缺陷的原理，推导了厚度测量的理论依据．基于该原理设计了传感器，建立了试验平台，并对影响传感器特性的单一因素进行了试验与分析．结果表明：采用聚磁件。减小提高距离，增加线圈匝数和励磁电流，减小传感器列间隙，减少磁化时间均可提高传感器分辨率；环境温度对测量结果影响可以忽略；对缺陷只能作定性检测；被测对象的材质对测量结果影响较大，检测不同材质对象时应分别标定．     

多分辨率多传感器动态数据的融合和应用

基于线性均方估计建立了q叉树的多尺度自回归模型。该模型应用于分布式多分辨率多传感器进行建模，可实现多分辨率多传感器的动态数据融合。将该算法用于高精度划线切割机器人系统中多传感器的建模，实现了型钢划线切割过程中型钢边缘的动态检测。实验结果表明，多分辨率多传感器数据融合可消除噪声的干扰，提高检测系统的测量精度和整个加工系统的加工精度。     

人工肛门括约肌系统便意感知重建

针对现有人造肛门括约肌系统在便意感知功能上数据获取方式和分析方法的缺陷,设计了一个便意感知重建系统.该系统主要包括传感器模块、数据采集存储模块的设计以及数据分析算法.通过多传感器与数据采集存储模块的配合重建患者直肠表面压力的分布变化情况,并提出基于主元分析(PCA)法和支持向量机(SVM)的便意预测模型(PCA-SVM).结果表明:上臂轴向和径向以及中臂径向位置的压力信号与便意产生有显著联系,选择基于高斯核函数的SVM算法,取惩罚因子C=0.059 5和核函数宽度σ=0.953 6对有效压力指标向量进行便意分类预测,与前馈神经网络模型相比,具有较高的预测准确度,满足人造肛门括约肌系统便意感知功能的要求.