摘要：针对文化创意设计领域器物知识的关联性较低、知识推理不足和利用效率低等问题,提出一种面向文化创意设计的器物知识集成与管理方法,旨在辅助设计师进行文化创意设计活动。分析了器物知识在文化创意设计中的融合与应用,建立了基于器物知识的文化创意设计过程模型。将器物知识按照文化创意设计的应用需求进行结构化分类整理。通过面向文化创意设计的器物知识的本体建模和本体语义检索研究,完成了面向文化创意设计的器物知识组织与表达。开发了面向文化创意设计的器物知识管理系统,通过应用实例验证了面向文化创意设计的器物知识集成与管理方法的可行性。

摘要：为了满足文化创意设计领域对于器物知识的需求,从工业设计出发,通过跨领域专家的协同合作以及迭代设计方法,研究创意设计领域中器物知识的分类.通过专家调查建立器物本体知识分类框架,在实验研究的基础上建立器物设计知识分类框架,综合上述两类框架建立面向创意设计的器物知识分类框架.该框架整合了文博知识、创意设计知识和计算机知识.将面向创意设计的器物知识分为基本信息、造型知识、功能知识、技术知识和文化知识5个维度.构建面向创意设计的器物知识展示系统,包括知识录入功能、知识展示功能、知识检索功能等.聚焦文化创意设计需求,按照分类框架将器物知识进行解读、整理和入库,支持文化创意设计师浏览、搜索和运用器物知识开展创意设计活动.通过应用实例证明,该系统能够有效地辅助设计师设计文化创意产品,验证了面向创意设计的器物知识分类框架.

摘要：为设计一款能准确测量脉冲大电流的罗氏线圈,根据罗氏线圈的结构特点和工作原理,建立罗氏线圈等效电路模型进行了仿真模拟,分析了不同电磁参数对罗氏线圈测量结果的影响,设计了相关样品进行测试。仿真与测试结果表明:电磁参数对罗氏线圈的性能存在较大影响,建立的罗氏线圈等效电路模型可以根据需求很好地指导产品设计,仿真与试验结果吻合良好,证明所设计的罗氏线圈可以对脉冲放电电流进行有效准确的测量。

摘要：常见的太赫兹波传感器均是在正入射条件下产生响应,进而区分待测物,如果激励的太赫兹波不是正入射,其区分的线性度将受到影响。本文设计了一种对称结构的齿轮状太赫兹超材料传感器,其整体结构由表面齿轮状金属图案与聚氨酯基底构成。该设计在0.2~1.2 THz上有较高的透射率,且当电磁波入射角在0°~70°发生变化时,传感器谐振点变化稳定,对入射角不敏感,弥补了目前传感器的缺陷,具有良好的抗入射角不确定性的能力。同时此传感单元对入射波的极化也不敏感,扩展了太赫兹传感器的应用范围。本文还推导了灵敏度S与待测物折射率之间的数学关系,用不同折射率的待测物模拟不同液体进行灵敏度检测,结果显示谐振频率变化与待测物折射率变化呈现良好的线性关系。传感器的灵敏度在-0.28~-0.13 THz/RIU,性能较为优越。

摘要：为研究文物元素在现代产品设计中的应用,从工业设计出发,提出基于设计符号学的文物元素再造研究方法.分析产品设计中的文化融入,以及文物元素再造现状,提出文物元素的设计符号学解读模型,包括语意、语构、语用和语境4个维度.提出基于设计符号学的文物元素再造内容、方法、流程和关键技术,以浙江省博物馆的典型瓷器为例,初步构建"文化元素再造创意设计系统";以"定窑划花缠枝莲纹葵瓣口碗"的再造为例进行验证,包括文物元素提取与整理、基于设计符号学的文物元素设计知识库构建以及文物元素再造3个部分,为文化创意产业和文博研究提供参考.

摘要：支气管曲折复杂的环境对肺部介入手术中柔性机器人末端力感知造成了较大的困难,现有的力传感器难以满足其要求。根据肺部介入手术的需求,为柔性机器人提供精确、实时的末端力反馈,设计了分段式光纤光栅三维力传感器,并对其结构进行了有限元仿真分析与优化,设计了解耦算法,完成传感器内部4根光栅受到三维力时波长变化的解耦,从而实现对横向力与轴向力的检测。设置温补光栅进行温度补偿,设计了补偿策略,降低了温度变化对传感精度的影响。最后,对所设计的光纤光栅力传感器进行了校准与实验验证。实验结果表明:设计的光纤光栅三维力传感器的横向力灵敏度系数分别为431.3 pm/N与517.6 pm/N,轴向力灵敏度系数为153.5 pm/N,均方根误差分别为0.026、0.025、0.041 N。

摘要：针对冗余惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)姿态估计问题,通过采用不变扩展卡尔曼滤波器结构,将被估计系统动态特性建模为矩阵李群和偏差向量的混合模型,从而设计基于协方差在线校正的局部IMU姿态估计器.在此基础上,采用对数映射将李群不确定性映射到向量空间,进而构造依赖于局部姿态估计器参数的分布式融合问题,从而设计基于李群的鲁棒协方差交叉融合准则.特别地,为解决局部估计器之间互协方差未知的问题,通过引入先验容差来约束未知互协方差,从而提供低保守性的协方差上界以提高融合估计性能,形成一种具有双层结构的冗余IMU姿态估计方法.最后在下肢外骨骼康复机器人平台上验证所提出算法的有效性.

摘要：针对当前颈椎按摩的需求,基于中医按摩理论设计了一种颈部按摩机器人。首先基于仿生学进行机器人构型与尺度设计,使用Solidworks建立三维模型。为提高机器人的按摩性能,使用DH参数建立机器人的正、逆运动学模型,并通过数值算例验证理论模型的准确性。其次建立机器人在捏拿及滚揉两种模式下的工作空间多目标函数,使用改进蚁群算法对机器人的连杆长度和轨迹方程进行优化,以增大按摩机器人的颈部按摩范围,提高不同人群对机器人不同按摩力度的适应性。最后通过原理样机的制作和实验平台的搭建对理论模型进行验证,并通过志愿者在一定时间按摩后的主观感受评价证明了机器人设计的合理性。

摘要：机械手是水果采摘机器人与水果直接接触部分,在采摘过程中具有至关重要的作用,其设计是采摘机器人研发的重要环节。针对大部分水果生长环境复杂、形状不规则,且表皮易受损的现状,设计了一种多传感欠驱动采摘机械手,并采用腱绳传动的欠驱动系统,内嵌微型彩色相机、激光测距传感器和压力薄膜传感器等模块。首先,对压力薄膜传感器采集的数据进行滤波和标定处理,实现在复杂环境中对水果恒定力采摘,防止水果受损;最后,进行了样机制作,并在实验室搭建采摘平台,验证了采摘机械手设计的可靠性和稳定性。

摘要：针对流体运输中的小管径管道检测与维护任务,设计并研制了一种小尺寸软体气动管道爬行机器人。该机器人采用解析隐式三周期极小曲面偏置技术,形成具有厚度的实体结构,并通过调整隐式方程参数实现结构刚度的各向异性。在此基础上,设计了径向和纵向变形驱动器,以满足机器人在管道内的灵活运动需求。为优化机器人性能,提出了一种基于MATLAB、Rhino和ABAQUS的联合参数优化框架,并利用Python脚本实现自动化参数优化流程。通过这一框架,可以有效提高机器人的运动性能和适应性。基于两种变形驱动器,设计了管道爬行机器人的整体结构,并详细阐述了制造方法和运动控制步态。实验结果表明,所设计的管道机器人能够在两种不同姿态以及一定载荷条件下稳定地沿管道运动,验证了联合参数优化框架的可行性。研究成果为后续管道爬行机器人的参数化设计和优化研究提供了有价值的参考,有助于推动软体机器人在小管径管道检测与维护领域的应用发展。