摘要：To implant radioactive seeds through a needle precisely and safely, a novel multi-DOF surgical robotic system is presented in this paper for percutaneous prostate intervention through the patient’s perineum under real-time ultrasound image guidance. The proposed robot, which is designed with 9-DOF, consists of a 3-DOF automatic location platform for position adjustment, 2-DOF for automatic ultrasonic probe adjustment mounted with electromagnetic trackers, and 4-DOF for manually adjusting the guided template. Meanwhile, a new registration method based on the quaternion algorithm and least square method is developed, and the needle insertion is performed under the real-time guidance of a navigation system. Furthermore, the robot system has undergone some preliminary experiments with a laser tracker to evaluate the repeatability and accuracy of the robot system. The location error of the puncture needle tip can be controlled under 0.7 mm in air for the whole robotic system. The acquired results endorse the precision of the robot system for prostate seed implantation brachytherapy. © 2017, Tianjin University and Springer-Verlag GmbH Germany.

摘要：现有的Modbus测试软件无法满足我司继电保护产品Modbus通信测试需求,为此,根据公司继电保护产品Modbus通信特点,利用QT开发了一款Modbus通信测试软件。软件基于模块化设计,包括用户交互模块、通信模块和报文解析模块,利用信号与槽机制实现对通信点的查询、控制和结果显示,采用QAxObjcet类实现显示控件和Excel的互相转换,提高通信点信息配置效率。结果表明,新开发的Modbus通信测试软件能够满足我司继电保护产品的测试需求,界面设计直观,操作简单易用,具有较强的实用价值。

摘要：石油化工行业是经济增长的关键，因石油气具有无色无味的特点，发生微量泄漏时不易被工作人员察觉，对环境和公共安全构成严重威胁。近年来，石化企业针对石油气泄漏进行检测和定位的需求日益增大。相比于传统检测方法，红外光谱成像技术因其大范围、远距离、快速定位泄漏源、动态直观等优势，受到广泛关注。文中介绍了一种基于红外光谱成像技术的油气泄漏探测组件，该组件结合了红外光谱图像技术的优势，通过攻关宽自由谱宽范围窄带高消光比滤波技术、高精度指数光刻与刻蚀等关键技术，完成覆盖长波红外谱段的多通道带通滤波器设计；结合油气泄漏检测应用场景，完成图像传感器的选型及器件耦合，最终研制出一套针对油气泄漏检测的红外光谱成像探测组件。经测试，其谱段数多于10个谱段，谱段范围覆盖8～12μm，光谱分辨率优于0.5μm。使用该成像组件对油气主要成分空间分布进行实时检测，系统理论检测极限浓度达到5.4%，为研发适用于企业现场的油气类危险化学品泄漏光谱监测技术及装备提供了有力支撑。

摘要：通过均匀设计测试新型复合胶结材料的充填体强度,并应用DPS数据处理和Matlab数学软件共同对强度和配方进行二次多项式非线性回归和约束非线性规划优化。实验结果表明:矿渣需要在碱性环境下加入适量硫酸盐才能激发其活性增加其胶结能力;矿渣含量对新型胶结材料强度起决定性作用,矿渣含量为76%～87%时强度能取得最优值;石灰和石膏复合激发剂对新型复合胶结充填体强度起到催化剂作用,在其含量为13%～24%时充填体强度能明显提高;新型复合胶结充填体强度是水泥充填体强度的6～8倍,具有很大优势;通过软件分别建立3,7和28 d强度与新型复合胶结材料配方的回归公式,并得出3,7和28 d最优新型复合胶结材料配方和最大抗压强度值。

摘要：仿生学通过模仿生物体结构,对功能材料和智能器件进行设计及优化,使人工器械具有仿生功能。环境响应水凝胶可以感知多种外界刺激并做出反应,兼具软、湿特性,与生物软组织在结构和组成上有诸多相似之处,且生物相容性良好,是制备仿生器件的理想材料。通过仿生器件结构的非对称设计,利用水凝胶对环境变化的响应实现灵活多变的智能反应。本文以非对称仿生结构设计为主线,依次介绍了环境响应水凝胶的单层和双层非对称结构器件及先进成型工艺,提出了非对称结构的功能性及设计组装的“模块”化概念,为水凝胶仿生智能器件高效、通用、灵活、多功能的产业化应用提供了新的思路。

摘要：针对纺织企业废水池多台潜水泵协同工作中存在的配置不合理、电动机不带保护及单台持续运转等问题,设计了搭载液位、温度、相对湿度、连续运转时间监控等多层次保护的基于PLC联合上位机监控的自动控制系统。通过高低液位判定潜水泵的开停,实现节能运行;通过温度检测与潜水泵连续运转时长之间的优先级判断,保证潜水泵优化运行;对潜水泵电动机接线盒内的相对湿度进行监测,防止潜水泵因绝缘而失效。试验运行结果表明,设计的废水池自动控制系统能高效稳定运行,并实现无人值守。

摘要：针对山药机械化收获整体占比低、作业效率低、收获损伤率高以及人工辅助作业劳动强度大等问题,基于经验设计方法,设计了全液压悬挂式单行山药收获机。研究了山药挖掘收获中关键部件——格栅式振动挖掘铲的结构,综合运用SolidWorks的Motion与Simulation插件,对振动碎土装置进行了动力学仿真分析与计算,对该部件的静力学和动力学特征进行了分析。结合山药收获的农艺要求,研究了振动挖掘部分的频率、往复摆动振幅及其相关机械结构参数,确定了最优结构参数,并对其进行了强度分析、计算和校核,最后进行了田间收获试验。试验结果表明,振动挖掘碎土装置的作业效率较高,可实现土壤与山药黏连部分的快速、高效分离,机械收获完好率达到89.2%,基本满足农户高效收获与低损率的要求。

摘要：考虑纺织厂生产车间空调系统温度控制中存在惯性大、非线性以及时滞等特点而导致控制精度低、难度大等问题,防止因温度原因造成产品品质问题,提出了基于模糊PID调节原理的动态控制算法,设计了以PLC为系统核心控制器的空调温度控制系统,利用传感器实时采集温度数据信号,经由PLC进行模糊控制和PID调节,控制变频器、风阀驱动器等调节开闭。运行结果表明:系统工作稳定,过程中超调量小、响应速度快,系统温度调节误差小于0.5℃,节电12.6%,满足纺织车间温度控制要求。

摘要：为解决气吸式水稻精量播种机排种器在作业中存在排种稳定性差等问题,利用有限元与离散元仿真方法设计并优化气吸式精量育种用排种盘。利用离散元仿真方法探究排种盘的扰种性能,利用排种器内水稻种子的运动速度来判定排种器内扰种部件最优的结构参数。通过有限元分析,以气吸式排种器中吸气口处的压强大小以判定排种盘最佳结构参数,进行排种盘流场的仿真优化设计与验证。通过仿真分析,获得最优状态下排种盘的最优结构参数:排种盘总厚度为3 mm、扰种台的高度为2 mm,其内部表面形状为圆弧状结构,并利用Ansys Fluent进行流场分析与验证。

摘要：为提高胸腹部微创放疗手术的精度,提出一种新型的CT引导的7自由度穿刺机器人系统。根据临床需求,采用丝传动方式解决了空间限制和CT引导下的驱动兼容性问题,进而设计了一种全新的机器人构型;通过运动学分析,得到了穿刺针工作空间形状,根据空间尺寸要求优化了机器人结构参数;基于拉格朗日方程建立机器人系统动力学模型,得到了调姿过程中各关节力/力矩与关节运动参数的关系。最终,通过定位误差修正实验,提高了机器人定位精度,并在此基础上完成了机器人穿刺精度实验,穿刺平均误差为1.09 mm,证明了机器人系统满足手术精度要求。