摘要：针对真彩色微血管减压图像实时语义分割网络参数量大、语义分割精度低的问题,本文提出了一种适用于微血管减压场景的U型轻量级快速语义分割网络U-MVDNet(U-Shaped Microvascular Decompression Network),该网络由编码解码结构构成。在编码器中设计了轻型非对称瓶颈模块(LABM)对上下文特征进行编码,解码器中引入了特征融合模块(FFM),有效组合高级语义特征和低级空间细节。实验结果表明:对于微血管减压测试集,U-MVDNet在单NVIDIA GTX 2080Ti上的参数量只有0.66 M,平均交并比(mIoU)达到了76.29%,速度达到140 frame/s,且当输入图像尺寸为640×480时,U-MVDNet在嵌入式平台NVIDIA Jetson AGX Xavier上实现了实时(24 frame/s)语义分割。本文方法未使用任何的预训练模型,参数量少且推理速度快,语义分割性能优于其他对比方法,在分割精度和速度上做到了良好的平衡。同时,还可以方便地在嵌入式平台上开发和应用,性能优越,易于部署。

摘要：针对肩关节运动损伤康复训练问题,通过分析肩关节的运动方式,设计一种外骨骼肩关节康复机器人。对机器人的整体样机机械结构进行简单建模设计,并解决了肩关节旋转中心瞬时可变性的问题;通过D-H法推导出机器人运动学方程,并通过MATLAB验证了运动学方程的正确性。利用ADAMS软件中建立的虚拟样机模型,对机器人进行运动学和动力学的仿真,得到各关节角速度与时间的关系和各关节的驱动力矩曲线。最后通过蒙特卡洛法,计算出机器人末端运动的位置云图,得到机器人末端的运动范围。仿真分析验证了机器人结构的可行性和运动学方程的正确性,可以实现康复目的。

摘要：人体呼气检测是一种便捷有效的临床诊断手段,通过检测人体呼出气体中CH_(4)浓度能够实现消化科、内分泌科等领域的疾病的无损检测。使用TDLAS技术进行人体呼气检测是一种精确、便捷的检测方法。针对TDLAS型CH_(4)气体检测系统,本文设计了基于FPGA的激光器温控系统。系统选用XC6SLX25为主控芯片,主控制器通过模数转换芯片AD7691实时获取激光器的温度,将实际温度与设定温度进行数字PID运算后,改变数模转换电路输出的电压控制TEC驱动芯片AND8835实现对激光器温度的控制。经过试验测试,该温控系统可以高效、精确、快速的对激光器进行温度控制,控温精度达到±0.01℃。

摘要：为提高显微外科手术精度,设计了手持式显微外科手术机器人代替传统手术器械,用于反向补偿人手不自主的颤动。针对现有手持式机器人外形尺寸大,缺乏远运动中心点以及运动范围小等问题,在结构设计和运动学方面展开研究。基于Gough-Stewart构型设计了手持式机器人的整体结构,采用矢量分析法建立基于远运动中心点的逆向运动学模型,采用快速极坐标搜索法对手术器械尖端的工作空间进行仿真分析,搭建实验平台进行运动精度测试。结果表明,所设计手持式机器人能够实现更大的工作空间,并满足显微外科手术的设计要求。

摘要：TDLAS系统利用气体对特定波长的激光吸收的原理进行气体检测,激光的光强稳定性对系统的检测精度和稳定度有着重要的影响。针对TDLAS系统激光器光强的变化,本文研制了动态光强跟踪检测电路。电路采用STM32H7B0作为主控制器,设计了低噪声的高速前置放大器,并使用压控放大器AD8367调整电路的增益。主控芯片实时检测光强变化情况,并控制放大器调整检测电路的增益,实现动态光强跟踪。经过测试,该检测电路可以根据激光器光强变化实时的调节增益,稳定的输出电压信号,消除了激光器光强的变化对TDLAS检测系统的影响。

摘要：自发拉曼光谱检测具有宽光谱高分辨但信号较弱的特点,因此杂散光的影响不可忽视。针对自行设计的单细胞拉曼光谱仪光栅转动下系统杂散光产生的机理进行了研究,给出了杂散光抑制方法,特别是多重结构下消除杂散光光学陷阱的设计方法,通过Trace Pro软件仿真验证了其杂散光抑制的有效性,分析结果显示,杂散光抑制后不同波长处杂散辐射比降低了12%~47%,细胞拉曼光谱仪整体杂散光水平低于10^(-6),经杂散光抑制后的光谱仪更加有利于微弱光信号的探测。

摘要：现有的心肺复苏机无法根据不同患者的不同情况进行自适应的调整,为了解决这一问题,设计了一款基于阻抗控制的电驱动智能心肺复苏机。首先,介绍了心肺复苏机的传动方案和结构,又介绍了利用阻抗控制的对力顺应性来规划胸外按压运动的过程,能够结合患者当前的情况对按压运动进行自适应调整;然后,监测了每次胸外按压产生的泵血效果和潜在的骨折风险,并将其作为依据,利用模糊控制对阻抗参数进行了自适应调节,并利用阻抗控制器生成了按压轨迹;最后,利用医用人体模型和由计算机搭建的生理数学模型进行了半物理实验,并将智能心肺复苏机与传统心肺复苏机的按压效果进行了对比。研究结果表明:智能心肺复苏机的按压深度可达5 cm~7 cm;与传统心肺复苏机进行的标准按压效果相比,经优化后的按压最高可将PETCO_(2)提升4.58 mmHg;在提高患者恢复自主呼吸能力的同时,可提升安全性,减轻按压对患者的伤害。

摘要：在深地资源勘探领域,为确保人员和设备的安全需要精准检测CO_(2)气体浓度。基于中红外TDLAS技术设计了一种检测CO_(2)气体浓度的数据采集系统,该系统选用Xilinx Zynq-7000系列的XC7Z020作为主控芯片,由芯片内部集成的XADC模块采集气体的温度和压强数据,传输至主控芯片的PS(Processing System)端;利用高速ADC芯片AD9248采集基波信号和二次谐波信号,主控芯片PL(Programmable Logic)端对数据进行均值处理,均值计算参数受PS端控制,最后主控芯片对多组数据进行整合处理并通过USB接口按照规定的数据协议发送至上位机。经实际测试,该系统可以高速、稳定地采集处理数据,并且可以适用于其他气体的TDLAS检测系统。

摘要：TDLAS技术作为一种快速、准确、高精度的气体检测手段,可用于多种极端环境中的气体测量以及人体呼气检测等领域。本文设计了一种基于XC6SLX16的TDLAS气体检测激光驱动系统,采用FPGA芯片XC6SLX16为主控,在FPGA内部利用直接数字合成的方式产生激光器所需要的驱动信号。并研制了输出范围数控可调的压控恒流源电路,可以通过FPGA设置不同档位的电流输出,使得驱动系统可以满足不同激光器的需求。同时,系统使用USB的方式进行通信,通过上位机配置系统工作时的各项参数,提高了系统的易用性和灵活性。

摘要：拼接镜面技术是光学合成孔径望远镜的三种实现方式之一,是未来大口径望远镜的重要研究方向。由于拼接镜面主动控制系统直接影响拼接镜面等效大口径镜面的光学性能,本文着眼于地基大口径望远镜的拼接镜面主动控制技术,由地基拼接镜面望远镜的发展过程展开,阐述拼接镜面主动控制系统的主要结构,对国内外拼接镜面主动控制系统发展概况进行分析和总结。归纳了拼接镜面主动控制系统实现主动调整和主动保持的关键技术,明确了深度学习理论在闭环控制,共相检测与校正和系统级仿真建模技术中的逐步应用和未来发展方向,为国内下一代地基大口径望远镜拼接镜面的控制方案设计提供相应的指导。