摘要：针对目前智能家庭场景下,家居服务机器人对不同物品位姿的识别准确度与操作性差等问题,进行机器人手眼协调识别技术与物品灵巧操作规划方法的研究,提出了视觉前馈目标定位与视觉反馈位姿匹配相结合的识别与多位姿抓取方法。首先,基于SSD深度神经网络模型识别待抓取物品,并进行三维测定,以得到物品粗略坐标位置;其次,根据所得三维坐标预设深度相机与物品的相对位姿,采集物品与障碍物的深度信息,并基于Linemod算法与内置三维模型进行位姿匹配,完成对物品精确位姿的测定;最后,依据所得物品与障碍物的位置与姿态,规范臂手系统的抓取位姿,实现灵巧抓取物品。由以上原理,设计手眼协调测试实验进行不同桌面高度的物品抓取成功率与抓取误差测试,实验抓取总成功率高,且误差满足实际精度要求;该研究有利于提高家居服务机器人物品操作的灵巧性与适应性,对于家居服务机器人产业的发展具有重要意义。

摘要：机器学习对高分子材料基因组的研究与发展有着重要作用.它通过对高分子材料结构描述符的设计与筛选、材料数据库的完善以及聚合物分子结构标识符的发展等方法,有效地构建分子链的化学组成、构象与其聚集态结构、宏观性能之间的联系.本文梳理了近几年机器学习方法在高分子材料科学领域的研究进展,总结了一些常用机器学习算法的应用与研究成果,同时,也针对算法所需的数据量较大等问题,特别指出了应对数据量较少或是数据成本昂贵时的解决方案.根据当前研究进展,整理了机器学习方法在高分子材料科学领域中应用的难题与挑战.

摘要：医用植介入体至少包含两类重要的生物力学问题:一是其自身结构的强度等生物力学问题,二是与宿主之间的相互作用;二者对于其成败都非常重要。增材制造技术(3D打印)为个性化植入假体的应用推广带来希望,个性化植入假体具有巨大的临床和市场需求。然而,个性化植入假体设计与临床应用仍有亟待解决的科学和关键技术问题,现有的临床案例主要考虑基于解剖影像几何特征的个性化适配连同医生个人经验进行个性化假体的结构设计,但往往缺乏植入体与宿主组织相互作用的生物力学与力学生物学定量化预测和可靠性评测。本文针对骨盆、肢体修复和足部关节融合所需的个性化植入假体,研究基于生物力学的个性化植入假体的结构优化(强度、可靠性、疲劳特性数值化分析和仿真)技术;探索基于应力影响骨肌相关细胞、组织生长、改重建规律定量化仿真的个性化植入假体的优化设计方法。面向增材制造的多孔植入体对于植入后组织细胞的生长具有诱导性,由于不同形态孔隙的多孔假体,其力学特性、传质特性不同,从而致使其细胞组织相容性差异较大,本文开展了多孔结构拓扑优化研究。开展假体改重建定量生物力学仿真、大规模微孔结构生物力学仿真、疲劳断裂风险数值分析评价、临床特征参数提取、无量纲微孔结构元素库构建、假体高精度制备及处理等关键技术研究。在适宜制备技术方面,研究集成激光清扫的3D打印SLM专用成型设备系统。针对生物医用领域对Ti基合金粉末材料的特殊要求,优化增材制造专用Ti基合金粉末材料的合金体系及化学成分,并结合合金元素对于增材制造过程中激光微熔池行为、凝固组织特征与性能的作用机理研究,微调增材制造用粉末材料的化学成分,研发国产Ti基打印粉材。同时探索个性化植入假体的检测与监管技术。在上述研究基础上开展了临床应用研究。