摘要：根据结构设计的型综合理论,提出一种将平行四连杆机构和曲柄滑块机构串联起来作为装载端口开盒装置、映射定位系统的驱动机构。利用MATLAB中SimMechanism模块建立了传统机构和新型机构的运动学仿真模型,通过分析比较两者的运动特性,验证了新型机构设计的合理性。

摘要：部分点云与整体点云的高效、高精度配准是完成大型工件尺寸快速评价工作的基础,但由于部分点云和整体点云全局特征的差异性,使用现有的局部特征描述符进行点对匹配搜索计算量大,点云配准耗时长.为此,针对部分点云与全局点云的几何特征,提出一种基于区域均值特征描述符的部分点云与整体点云配准方法.首先提出一种区域均值特征描述符,能够有效地描述点云中关键点的邻域几何特征;然后通过评价点云区域均值特征描述符的特征度选择数据点作为待配准关键点,搜索与之匹配的描述符,完成部分点云与整体点云的关键点匹配;最后使用奇异值分解法计算点云之间的转换矩阵,基于迭代最近点算法完成部分点云与整体点云的配准.利用斯坦福公共数据库点云集和大型发动机舱段的三维扫描点云数据,对配准算法的配准准确度和配准速度进行实验的结果表明,与现有的几种基于局部特征描述符(PFH,HoPPF,PPFH,FPFH)的点云配准方法相比,所提方法配准准确度平均提高56.75%,配准速度平均提高45.57%,验证了该方法的有效性.

摘要：微型软体机器人通常具有结构尺寸小、柔性可变形等特征,在生物传感以及靶向载药等方面具有广阔的应用前景。刺激响应型水凝胶材料对外界刺激具有膨胀收缩的能力,是一种优异的微型软体机器人本体材料。目前针对提升微型软体机器人变形能力的研究主要聚焦于材料性能的提升和加工工艺的优化上,而通过微型软体机器人关节结构优化来提升其变形性能的研究相对较少。鉴于此,笔者提出了一种基于双光子聚合加工的双层膜弧形关节的设计方法,有效提升了双层膜关节的形变能力。通过改变双光子聚合过程中的激光功率和扫描速度,可有效调节pH响应材料的溶胀响应特性,进而获得双层膜关节的变形或驱动能力。进一步,笔者制备了圆心角不同的双层膜弧形关节,结果表明:不同圆心角的双层膜弧形关节在pH响应下的形变能力具有明显差异,当圆心角为240°时形变率最大,形变率是传统直角形双层膜关节的6.73倍。基于双层膜设计和构建的弧形关节具有良好的稳定性和形变能力,为微型机器人的高效驱动提供了新的设计思路。

摘要：WIA-PA系统级芯片是WIA-PA设备的核心组件,在设备的整体功耗中占有较大的比重.根据WIA-PA设备的应用环境和工作特点,通过对多种低功耗优化方法进行分析,提出了一种面向WIA-PA系统级芯片的低功耗优化策略.该策略采用门控时钟、异步电路应用、系统级优化、工艺制程优选等多种方法,从不同电路类型、不同设计层次等多个维度考虑,最终达到对静态功耗和动态功耗两者共同优化的目的. WIA-PA系统级芯片先后完成2次流片:第1次完成功能验证,第2次实现了基于所提策略的低功耗优化.通过对2次流片样片的功耗测试数据进行分析和对比,优化后的样片对比优化前动态功耗降低了71.2%,静态功耗降低了99.5%.该对比结果证明了优化策略的有效性.

摘要：为了有效解决空间太阳电池阵帆板由于振动对航天器位姿的干扰问题,进一步提高卫星和轨道器的飞控稳定性及其自身的指向精度(对地和对日定向),设计了一套太阳电池阵帆板主动抑振地面实验系统,研究了压电纤维复合材料(Macro Fiber Composite,MFC)的主动抑振机理,采用模态应变能最大理论确定了MFC的最佳粘贴区域。设计了一款PID自整定控制器,开展了太阳电池阵帆板系统的主动抑振实验,验证了PID自整定控制算法的可行性。实验中分别进行了自由振动状态下的抑振以及引入正弦干扰和白噪声干扰下的抑振研究。实验结果表明,在未施加主动控制时,帆板自由振动趋于稳定的时间超过40 s;在采用了基于PID自整定算法的主动控制后,帆板的自由振动可在3 s内趋于稳定。此外,在上述正弦和随机白噪声两种信号干扰激励下,帆板的自激振动均能在3~5 s内得到有效控制,并且主动控制前后帆板稳定于平衡位置的幅值从18 mm降到了3 mm,抑振效率达到6倍,效果明显。此外,通过对时域信号进行傅里叶变换,从频谱曲线可知其抑振效果也非常显著,响应幅值最大从24 mm降低到了6 mm,抑振效率也达到4倍。

摘要：近年来,红外成像系统在工业、安防、遥感等领域获得了广泛的应用,但由于制造工艺及成本制约,红外系统的分辨率仍然较低。基于深度神经网络的单帧图像超分辨率重建技术是提高红外图像分辨率的有效方法,获得了广泛研究,并在仿真图像上取得了显著进展,但应用于实际场景图像时容易出现伪影或图像模糊等现象。造成这种性能差异的主要原因是目前方法大多假定造成图像退化的模糊核是空间一致的,然而实际红外光学系统不可避免地存在像差、热离焦等,由此造成的图像模糊的模糊核并非空间一致的。针对这一问题,提出了一种非盲模糊核估计方法,通过采集特定的靶标图像,并设计模糊核估计网络,求解空间非一致模糊核;设计基于图像分块的超分辨率重建方法,将图像块和对应区域的模糊核一起输入非盲超分辨率重建网络进行子块图像重建,再通过子块合并和重叠区域图像融合,得到最终的高分辨率图像。实验结果表明,光学系统自身引起了模糊核随空间位置缓慢变化,在实验室条件下标定模糊核并基于图像分块进行超分辨率重建的方法可显著提高红外图像超分辨率重建的效果。

摘要：针对恶劣射频环境下的大规模WIA-FA(industrial wireless network for industrial automation-factory automation)网络可靠传输问题,提出了一种面向WIA-FA网络下行数据传输的灵活可靠重传方法(flexible and reliable downlink retransmission,FRDR)。首先,设计一种新型超帧结构以支持循环重传和按需重传的混合重传模式。其次,分别对循环重传与按需重传两种重传模式进行了可靠性建模,网关基于分析结果动态选择更可靠的重传模式进行数据传输。最后,通过大量仿真验证了FRDR相比于传统的重传方法的可靠性优势。

摘要：针对基于表面肌电(sEMG)信号的中风患者运动意图识别率低的问题,提出了一种高识别率且适用于不同康复等级患者的手部运动意图识别方法。首先,使用30名不同康复等级患者的表面肌电数据进行了基于tsfresh库的特征提取和基于Feature-Selector库的特征选择,确定了最合适的滑动窗参数及适合患者运动识别任务的特征。然后,使用该方法进行动作识别实验,并和随机森林、卷积神经网络等方法比较,实验结果表明该方法对9种常用手部康复动作的平均识别精度为97.94%。最后,基于该方法开发了手部康复系统,通过在线识别实验分析了系统的实时性,并设计了患者跟踪实验以验证系统对患者手部康复的有效性。

摘要：为了实现自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)稳定、准确、高效地完成水下对接,提出一种导向罩开合式水下对接装置。针对该装置对接结构的特征所决定的AUV入坞运动的控制要求,考虑到在入坞阶段前向运动起主导作用,分别建立了在静对接、悬浮对接和拖曳动对接三种应用场景下AUV对接系统的动力学仿真模型,重点分析了AUV对接系统在对接时受到的水动力和碰撞力。基于ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical system,机械系统动力学自动分析)和控制仿真软件MATLAB/Simulink联合搭建的水下对接仿真系统,进行在不同接驳控制方案下静对接、悬浮对接和拖曳动对接效果的仿真分析与对比。分析结果表明:在位置-速度闭环控制下,对接能耗、碰撞次数和最大碰撞力均为最小,对接耗时比传统的位置闭环控制减少约50%;在拖曳动对接场景下,在位置-速度闭环控制下对接系统实现了良好的变速跟踪,有利于AUV快速对接。该AUV水下对接系统适用于不同的对接场景,方便无人艇搭载并对AUV进行布放与回收,有利于革新海洋无人系统跨域协同作业模式。

摘要：为了提高遥感图像语义分割的效果和分类精度,设计了一种结合ResNet18网络预训练模型的双通道图像特征提取网络。将多重图像特征图进行拼接,融合后的特征图具有更强的特征表达能力。同时,采用批标准化层和带有位置索引的最大池化方法进一步优化网络结构,提升地表目标物的分类准确率。通过实验,将所提方法与多种神经网络方法进行准确率和Kappa系数比较。结果显示,所提的网络结构可以在小数据量样本下取得90.68%的总体准确率,Kappa系数达到了0.8595。相比其他方法,所提算法取得了更好的语义分割效果,并且整体训练时间大幅缩短。